Table of Contents

أما رموز الاتصالات ذات الصلة بالتساوي والثغرات المنخفضة، فهي فئة من رموز الخطأ الخطي التي أصبحت حجر الزاوية في الاتصالات الرقمية الحديثة، حيث أن أداءها وتماثلها المتقارب يجعلها مثالية لتطبيقات عالية الإنتاج مثل 5G NR، وW-Fi 6 (802.11ax)، والاتصالات الساتلية، ونظم النطاق الترددي الست.

Understanding LDPC Decoding Algorithms

وقبل التخلّص من تصميم الأجهزة، من المهم فهم العمود الفقري للرياضيات في رموز اللياقة البدنية، حيث تعمل عملية التزيين عادة على رسم بياني للتانر يتألف من رموز متغيرة (تمثل كلمات رمزية) وتتحقق من العوارض (تمثل معادلة التكافؤ)، وتُنقل الرسائل بين هذه الرموز، وتستكمل تقديرات الموثوقية (معدلات مثل الشفرة، أو الحد الأقصى للشحنات).

Belief Propagation (Sum-Product) Algorithm

الخوارزمية المُنتجة هي أفضل مُتكررة تفترض عدم وجود دورات في رسم بياني (تانر)، وهي تُحسب الاحتمالات الداخلية بدقة عن طريق تبادل المعلومات المتأصلة، وبالنسبة لكل تقاطع، تُرسل أشرطة مُتغيرة إلى أجهزة التدقيق المُتصلة، والتي تُحدّث باستخدام قاعدة التكتل الفائقي (قاعدة التكرار)

مين - سوم (و مين - سوم)

ولتقليل النفقات العامة للمعدات، يحل خوارزمية الحد الأدنى محل عمليات التدفئة بعمليات تقصي دنيا أبسط، ويدخل هذا التبسيط تقديرا زائدا للسجلات المحلية، والأداء المهين للتزيين، ويستخدم التنفيذ العملي عوامل رفع الأنابيب أو تصحيحات التعويض (مثلا، تطبيع المساحات الملغومة، وقابلها ملغومة) للتعويض.

المُقدّم المُقدّم

ويعاد تنظيم الرسم البياني المأجور إلى طبقات (استنادا إلى مصفوفة التحقق من التكافؤ) وفي كل طبقة، يجري تحديث المعالم المتغيرة بشكل متتابع، مما يتيح تحقيق تقارب أسرع (نصف التراتب من الناحية الشكلية) ومن منظور المعدات، يقلل التشريد المطبق من مستوى الذاكرة المطلوبة ويتيح المجال لمنطقة فرز أصغر لأن الذاكرة المتغيرة يمكن تحديثها في الموقع.

لماذا مسرعات البرمجيات الصلبة هي أساسية

أما الانتقال من البرمجيات إلى التعجيل بالأجهزة الحاسوبية، فهو محركه عدة قيود أساسية: أولا، الناتج: يتجاوز معدل الذروة في البيانات في 5 زاي 20 غموضا، مما يتطلب تجهيز بلايين القطع في الثانية بمئات من المضاعفات، ولا يمكن أن يحقق أي جهاز حاسوبي في وحدة احتراق المركبات ذات التقلبات العالية سوى بضع مئات من الكمبيات ذات الاستهلاك العالي من الطاقة.

اعتبارات التصميم لنُظم الجيل القادم

وينطوي تصميم معجلات عالية الأداء في مجال إزالة حرائق الدراجة على تحقيق التوازن بين العديد من المعايير المترابطة، والاعتبارات التالية حاسمة بصفة خاصة بالنسبة لخمسة آلاف وما بعدها.

الناتج والارتباط

ويقضي الهدف من خلال الناتج المباشر بالتوازي، وتواتر ساعات العمل، وحساب التكرار، على سبيل المثال، على أن يكون هناك رمز يستهدف 10 جبسات تبلغ مساحتها 000 10 قطعة، و 10 مرات يجب أن يجهز كل تسرّب في 10 ميكروات، مما يفرض قيودا صارمة على الطريق الحرج، وكثيرا ما تستخدم التصاميم العالية البيانات غير المقيدة بالكامل مع وجود شفرات متعددة في دورة واحدة من ساعات العمل.

كفاءة الطاقة

وتهيمن على القوة وصولات الذاكرة (على الرصيف) على الرابط المتغير والرسائل المتحركة) والمنطق الحسابي، وتشمل التقنيات الرامية إلى خفض الطاقة: التقليل إلى أدنى حد من سرعة الذاكرة (استخدام القياس الكمي والتشبع)، وتقليل النشاط عن طريق تحديد حجم البيانات، واستخدام الوقت اللازم للوحدات العاطلة، واستخدام الدوائر الفرعية للأجهزة المحمولة.

Scalability and Flexibility

5G NR defines multiple code block lengths (up to 26,112 bits for LDPC base graph 2) and many code rates (from 1/5 to 8/9). A equipment accelerator must be reconfigurable to support all base graphs and lifting sizes without massive equipment overhead and this is typically achieved by designing a modular range of processing units that can be connected to different memory banks and which support programmable lifting/s.

الهيكل التاريخي

الذاكرة هي عادة الاختناقات، فئتا الذاكرة الرئيسيتان هما الذاكرة المتغيرة (خزن اللّينار) وذاكرة الشيكات (مخزن الرسائل الوسيطة)

الإنهاء المبكر والتماسك

ولتجنب حدوث حالات تأخير غير ضرورية، تقوم مسرعات الأجهزة بتنفيذ الإنهاء المبكر، وأبسط طريقة تحقق من معادلة التعادل إذا ما رضيت بعد كل عملية من عمليات التكرار، كما أن التقنيات الأكثر تقدماً ترصد التغيرات في علامات الارتداد أو تقارن متلازمة التقريب، ويمكن للإنهاء المبكر أن يقلل متوسط المضاعفات بنسبة 30 إلى 5 في المائة، ويحسن مباشرة من خلال الإنتاج والطاقة.

مهندسو برامجيات صلبة

اختيار الهيكل هو تبادل بين المخرجات، والمنطقة، والسلطة، والمرونة، والفئات الرئيسية متوازية تماما، وموازية جزئيا، ومتسلسلة، ومختلطة.

كامل المعمار الموازي

وفي تعيين متوازي تماما، يُعطى كل رمز متغير ومقطع للفحص على الفور كمعدات مخصصة (مثل وحدة واحدة لقطع الشيكات لكل صف من مصفوفة التحقق من التكافؤ) وكلها تُحسب في آن واحد، مما يؤدي إلى أعلى قدر ممكن من الصنع، وهذا الهيكل مثالي لطول القطعة القصيرة (مثل 400 قطعة) والتطبيقات ذات السرعة العالية، غير أن عدد الوحدات التي تُعد على أساس 000 5 غرامي يتجاوز 000 10 قطعة.

المعمار الموازي جزئيا

وينفذ المشرفون المتوازيون جزئيا عناصر تجهيز أقل من العدد الإجمالي للندوات، حيث أن عمليات العقد تضيع بمرور الوقت: ويعالج كل عنصر من عناصر التجهيز عدة متغيرات أو نقاط تفتيش على مدار ساعات متعددة، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة المعدات مع الحفاظ على قدر معقول من النواتج، ويتخذ القرار التصميمي الرئيسي هو عدد عناصر التجهيز (عامل التوازي) وكيفية تحديدها في إطار تصميم منطقة تانر.

الهيكل الإداري

ويستخدم المجندون المتسلسلون بالكامل أحد أو بضعة عناصر تجهيز، ويعالجون رقماً واحداً من رموز الشيكات، ورقماً واحداً من المتغيرات في كل دورة، ويمتلك الأسطوانات المتسلسلة أصغر مساحة وأقل طاقة (مناسبة للالتفات)، ولكن الناتج يقتصر على عشرات من أجهزة التصنت، وكثيراً ما يستخدم في معدلات الشفرة التي تقارب 1/2 على طول القطع الصغيرة.

الهندسة المعمارية الهجينة والتجهيزية

التصاميم الحديثة غالبا ما تجمع بين تجهيزات موازية جزئيا مع جدولة مطبقة، ويعمل الشفرات على صف مصفوفة التحقق من التكافؤ على التوالي (الطلاب حسب الطبقات) باستخدام مصرف من مجهزي الشيكات ومصرف من مجهزي العواصم المتغيرة، وفي كل صف، يتم تجهيز عقدات متعددة من الشيكات بشكل متوازي، ويحدث تحديثات مختلفة بشكل تدريجي.

تكنولوجيات التنفيذ: FPGA ضد ASIC vs. Structured ASIC

ويؤثر المنهاج المستهدف تأثيرا كبيرا على خيارات التصميم، حيث توفر كل تكنولوجيا مبادلات متمايزة في التكلفة، والطاقة، والأداء، والوقت إلى السوق.

معجلات FPGA

وتُعدّل أجهزة التصويب ذات الحجم المنخفض والتطبيقات التي تتطلب رفع مستوى أجهزة التشفير في الميدان (مثل حمولات السواتل) وتُعدّل أجهزة التكييف الرئيسية في مجال إنتاج المواد الكيميائية ذات الصبغة المتوسطة (الحجم الإجمالي) وتحتوي أجهزة التكييف الرئيسية على عشرات من المواصفات العالية المكافئة للمركبات، كما أن هذه المواصفات هي عوامل المرونة التي تُعدّل في شكل متغيرات.

مسرعات حركة الطيران المدني

أما الدوائر المتكاملة ذات النطاق السريع فهي في نهاية المطاف في الأداء وكفاءة الطاقة، ويمكن تكييفها تماماً بحيث لا تتطلب سوى تغييرات في الرموز والأغلافية، ولا تتطلب إعادة البرمجة، كما أن اعتماداً على درجة حرارة 5G LDPC في عملية ذات 7nm يمكن أن يحقق 20 رمزاً من رموز الكتلة الحيوية بينما يستهلك أقل من 1 جي/بتاً، مما يجعلها مناسبة لمجهزي الأرقام الأساسية في الهواتف.

Structured ASIC and eFPGA

وتكمن هذه المعايير في شكل مؤشرات تقييمية مهيأة (المعلومات المسبقة عن علم) ومضمونة في إطار هذه المبادئ التوجيهية، وهي توفر نسيجاً منطقياً محدداً مسبقاً مع تحديد مسارات قابلة للتسوية، مما يتيح إمكانية البرمجة في نظام الحد الأدنى من فرص العمل والطاقة مقارنة بقاعدة البيانات المالية، ويمكن استخدام مجموعة من قواعد البيانات الإلكترونية المتعلقة بالشبكات الإلكترونية المتعلقة بالمرونة (مثلاً، الرفع).

تقنيات التصميم الأمثل

وتتسم تقنيات الاستخدام الأمثل المتقدمة بأهمية حاسمة في تلبية المواصفات المطلوبة البالغة 6 ج وما بعدها.

التصفيق والإعادة إلى العمل

تقسم حلقة التكرار التي يقوم بها الشاكر إلى مراحل متعددة (مثلاً، قراءة الذاكرة، وقطع الشيكات المُحْصِلة، وكتابة الرفع، وحساب المتغيرات) كل مرحلة تُجرى بنفس تواتر الساعة، وازدياد الضخ من خلال عمليات متداخلة من مواقع مختلفة، وقد يلزم التسبب في تأخيرات وتوقيت الإغلاق، أما بالنسبة للمزيجات المُطبقة، فإن الأنابيب أكثر تعقيداً

التقسيم الافتراضي والقرص المزدوج

لدعم الوصول الموازي من قبل وحدات التجهيز المتعددة، تقسم الذاكرة المقطعية المتغيرة إلى عدة بنوك، ويقرر هيكل مصفوفة التحقق من التكافؤ أي المصارف يتم الوصول إليها في وقت واحد، وبعض التصميمات تستخدم SRAMs مزدوجة الشاحنات للسماح بقراءة وكتابة نفس المصرف في نفس دورة الساعة، وتقنية أخرى هي تخزين LLRs بطريقة متقطعة تقلل من النزاعات المصرفية عبر الطبقات.

التكوين والتفعيل الأمثل

ومن الضروري تحقيق الكفاءة في استخدام المعدات، حيث يتراوح عدد المراتب النمطية بين 4 و 8 أجزاء لكل لتر من الليترول، ويجب أن تتحقق عمليات المحاكاة المكثفة من أن الضوضاء على الكمية لا تسبب فقدان الأداء، إذ أن استخدام التشبع والتقريب يمكن أن يقلل من الروايات الأخرى، وتستخدم بعض البنى الدقة المتغيرة: الدقة العالية بالنسبة للارتفاع المبكر، فيما بعد.

التعويض عن الارتفاع والعرض

وبالنسبة للديكورات التي تستخدم بروميد الميثيل، يمكن تطبيق عوامل رفع القيمة أو القيم المعاوضة للتحقق من نواتج العقد، ويمكن تحديد هذه العوامل لجميع المضاعفات (البسيط) أو تكييفها حسب التكرار (العمل على نحو أفضل).

الإنهاء المبكر باستخدام فحص متلازمة

ويقارن أبسط الإنهاء المبكر ناقلات المتلازمة المحوسبة إلى الصفر، وإذا كانت جميع أجزاء متلازمة المتلازمة صفر بعد توقف التكسير، فإن ذلك يتطلب شجرة تخفيض (مثلاً، أوتري) لتجميع جميع نواتج العقد، ويمكن لدائني الطاقة أن يطفأوا الشجرة إلى المرحلة النهائية من التهوية لتجنب التضليل غير الضروري.

Case Study: 5G NR LDPC Decoelerator

(ب) لا يشمل تطبيقات الشفرات الموازية التي تبلغ مساحتها 5G، ويُعرّف معيار الـ 5G رسوماً أساسية: BG1 (يُحدَّد متوسط حجمها نحو 112 26 قطعة) وBG2 (حتى 000 84 قطعة ولكن ارتفاعها في الوزن).

الاتجاهات المستقبلية

وقد دفعت أجهزة الاتصال الجيل القادم بالفعل تصميم جهاز التشفير التابع للدوائر نحو آفاق جديدة، وهناك ثلاثة اتجاهات هامة قائمة.

تضخم تضخم مغناطيسي

ويجري استكشاف نهج قائمة على التعلم العميق لتحل محل الخوارزميات الثابتة ويمكن للوحوش العصبية أن تتعلم تصحيح العاهات المحددة في القنوات (مثلا، التزييف، التدخل) دون نماذج واضحة، غير أن تنفيذ أجهزة التشفير العصبي لا يزال يمثل تحديا بسبب النشاطات غير الخطية وارتفاع الحمولة الحسابية، ويتمثل أحد الاتجاهات الهجينة الواعدة في استخدام شبكة صغيرة من الرؤوس العصبية لتعديل عوامل التوسع المبكّرة الدينامية).

رموز المواد غير الملزمة

وتتجاوز مدونات القانون غير الملزمة المتعلقة بمكافحة الاتجار بالبشر المجالين النظاميين في غالوا (مثلاً، GF(64))) حيث تعرض تصحيحاً أعلى لخطوبة قصيرة، ولكن بتكلفة تجهيز عقد الشيكات الأكثر تعقيداً (تتطلب تحويلات من أربعة مستويات أو جداول ضخمة للبحث). وتظهر النماذج الأولية الأخيرة للتصنيفات غير الملزمة أن تطبيقات منخفضة الدقة وقصيرة النطاق مثل الاتصالات

المعجلات القابلة للثقة والارتقاء الذاتي

وقد تحتاج الأجهزة المستقبلية إلى دعم معايير متعددة (5G, Wi-Fi 7, satellite, Li-Fi) في وقت واحد أو في حالة تعاقب سريع، وهذا يتطلب عوامل تسارع قابلة لإعادة التشكيل يمكن أن تتحول دينامياً بين مختلف رسومات الأساس، وحجم رفع الأحجام، والجوزات (مثلاً من الحد الأدنى إلى الناتج الإجمالي) مع الحد الأدنى من أشكال المرونة التي تنشأ في إطار نظام تقييم النتائج الزراعية الشاملة.

التكامل مع تناقص القنوات وإزالة الذخائر

وتتمثل الخطوة التالية في تشديد عملية إزالة الرموز من طراز LDPC مع تخفيضها (حاجزات من المقرر) وغيرها من وحدات الشفرة في القنوات، ويمكن للخفض المشترك في التصنيف أن يحسن الأداء عن طريق تبادل المعلومات غير الميسرة على نحو أكثر تواترا، كما أن مسرعات البرمجيات التي تجمع بين ديماس وديكلور في خط واحد ستخفض من درجة الحماسة والطاقة.

خاتمة

إن مسرعات برامجيات تجهيز البيانات المتعلقة بأجهزة الاتصال ذات الصبغة العالية، وقلة الكفاءة في استخدام الطاقة التي تتطلبها الجيل القادم، وعلي المصممين أن يوازنوا بدقة بين الموازاة، وتركيب الذاكرة، والمرونة، والتقسيم الكمي لتلبية الاحتياجات المتنوعة لـ 5 ج وخارجه، وفي حين أن البنى الموازية توفر أقصى سرعة للرموز القصيرة، فإن المصممين المتوازيين في إطار نظام " NG " .

الموارد الخارجية