引言三角运算作为基本数学运算家族之一,在通信与信号处理领域占有核心地位[1]。传统的用于执行三角运算的器件,如现场可编程门阵列(FPGA)[2]和数字信号处理器(DSP)[3],通常基于电子元件,这导致速度低、功耗高,并且复杂性不可避免[4,5]。如今,呈指数级增长的通信数据和信息需要实时处理和存储,这对传统的基于电子的运算提出了严峻的挑战。因此,迫切需要一种颠覆性的数值三角运算解决方案。在过去的几年中,光学计算的出现为突破传统信号处理器的若干限制提供了可能性[6]。这种基于电磁波的计算策略避免了模数转换,允许超高速大规模并行运算[7],这已被证明在时间积分和微分[8,9]、希尔伯特变换[10]、空间微分器[11]、逻辑门[12]和任意波形生成[13]中具有巨大潜力。
BAE Systems 是一家全球性国防、安全和航空航天公司,为空军、陆军和海军提供全系列产品和服务,以及先进的电子、信息技术解决方案和客户支持服务。该公司开发和生产各种抗辐射太空产品,从标准组件和单板计算机到完整的系统有效载荷。BAE Systems 专注于广泛的抗辐射电子产品领域,包括专用集成电路 (ASIC)、专用标准产品 (ASSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 和单板计算机。BAE Systems 的太空计算机在太空中拥有 1,000 多台计算机,包括 16 位 GVSC1750、32 位 RAD6000 ® CPU 和 RAD750 ® 系列产品,已在轨道上运行了 10,000 多年。位于弗吉尼亚州马纳萨斯的太空产品和处理部门自 20 世纪 80 年代初以来一直为商业、军事和太空界提供产品和系统级解决方案。我们最新的 Power Architecture ® 计算机产品系列基于 32/64 位 e5500 处理器核心的抗辐射版本,包括基于单核和多核的单板计算机,例如 RAD5545 ® SBC。
随着量子计算机的大小和复杂度增加,量子位 (qubit) 表征和门优化成为复杂且耗时的任务。当前的校准技术需要复杂而繁琐的测量来调整量子位和门,无法轻易扩展到大规模量子系统。我们开发了一种简洁的自动校准协议来表征量子位并优化门,使用 QubiC,这是一种基于开源 FPGA(现场可编程门阵列)的超导量子信息处理器控制和测量系统。我们提出了基于多维损失的单量子位门优化和双量子位 CNOT 门校准的全 XY 平面测量方法。我们证明 QubiC 自动校准协议能够在劳伦斯伯克利国家实验室的高级量子测试平台上运行的最先进的 transmon 型处理器上提供高保真门。通过随机基准测试测得的单量子位和双量子位 Clifford 门不保真度为 4。分别为 9(1 . 1) × 10 − 4 和 1 . 4(3) × 10 − 2。
随着量子计算机的大小和复杂度增加,量子位 (qubit) 表征和门优化成为复杂且耗时的任务。当前的校准技术需要复杂而繁琐的测量来调整量子位和门,无法轻易扩展到大规模量子系统。我们开发了一种简洁的自动校准协议来表征量子位并优化门,使用 QubiC,这是一种基于开源 FPGA(现场可编程门阵列)的超导量子信息处理器控制和测量系统。我们提出了基于多维损失的单量子位门优化和双量子位 CNOT 门校准的全 XY 平面测量方法。我们证明 QubiC 自动校准协议能够在劳伦斯伯克利国家实验室的高级量子测试平台上运行的最先进的 transmon 型处理器上提供高保真门。通过随机基准测试测得的单量子位和双量子位 Clifford 门不保真度为 4。分别为 9(1 . 1) × 10 − 4 和 1 . 4(3) × 10 − 2。
ALARA 尽可能低 AR 衰减反射 CASL 轻水反应堆先进模拟联盟 CHF 临界热通量 COG CANDU 业主集团 CNL 加拿大核实验室 CNSC 加拿大核安全委员会 CRD 合作研究与开发 CS 碳钢 CT 排管 CTF COBRA-TF DAS 分布式天线系统 DCPD 直流电位降 DHC 延迟氢化物裂解 DOE 能源部 EBSD 电子背散射衍射 ECCS 应急堆芯冷却系统 EDX 能量色散 X 射线 EPR 电子顺磁共振 EPRI 电力研究院 ESC 端罩冷却 ETH 瑞士联邦理工学院 FAC 流动加速腐蚀(FAC) FEG 场发射枪 FEM 有限元模型 FHS 燃料处理系统 FIB 聚焦离子束 FM 加油机 FPGA 现场可编程门阵列 FTIR 傅里叶传输红外 HCSG 螺旋线圈蒸汽发生器HQP 高素质人才 IAEA 国际原子能机构 ICP 电感耦合等离子体
ALARA 尽可能低 AR 衰减反射 CASL 轻水反应堆先进模拟联盟 CHF 临界热通量 COG CANDU 业主集团 CNL 加拿大核实验室 CNSC 加拿大核安全委员会 CRD 合作研究与开发 CS 碳钢 CT 排管 CTF COBRA-TF DAS 分布式天线系统 DCPD 直流电位降 DHC 延迟氢化物裂解 DOE 能源部 EBSD 电子背散射衍射 ECCS 应急堆芯冷却系统 EDX 能量色散 X 射线 EPR 电子顺磁共振 EPRI 电力研究院 ESC 端罩冷却 ETH 瑞士联邦理工学院 FAC 流动加速腐蚀 (FAC) FEG 场发射枪 FEM 有限元模型 FHS 燃料处理系统 FIB 聚焦离子束 FM 加油机 FPGA 现场可编程门阵列 FTIR 傅里叶传输红外 HCSG 螺旋线圈蒸汽发生器 HQP 高素质人员 IAEA 国际原子能机构 ICP 电感耦合等离子体
CGPM 国际度量衡大会(CGPM) CIE 国际照明委员会 CIML 国际法制计量委员会 (CIML) CIPM 国际度量衡委员会 (CIPM) CIPM 国际度量衡委员会 (CIPM) CPU 中央处理单元 DCMS 数字、文化、媒体和体育部 DI 指定机构 DIN 德国标准化研究所 EMN-Q 欧洲量子技术计量网络 EMPIR 欧洲计量创新与研究计划 ETSI ETSI;前身为欧洲电信标准协会 ETSI ISG-QKD ETSI QKD 行业规范组 FG-QIT4N 网络量子信息技术焦点组 FPGA 现场可编程门阵列 FQS 面向联邦卫星 QKD 系统 (UKSA 项目) GPU 图形处理单元 H2020 Horizon 2020 HAL 硬件抽象层 HMG 女王陛下政府 IEEE 电气和电子工程师协会 INRIM INRIM(意大利国家计量研究所) IMEKO 国际测量联合会 ISCF 工业战略挑战基金
随着超大规模集成电路技术的飞跃发展,综合航空电子设备,集成度越来越高。数据总线对于设备快速、高效、可靠的数据传输具有不可替代的作用。ARINC-429总线是由美国航空电子设备制造商、定期航空公司、飞机制造商以及其他国家航空公司联合成立的航空无线电公司,由各公司制定的一系列统一的工业标准和规范[1-2]。PC/104嵌入式系统具有功耗低、体积小、工作温度范围宽、可靠性高等突出优点[3-5]。早期实现ARINC-429的数据传输方式一般采用MCU控制系统[6-8],但存在通信速率低、时序控制不够灵活的不足,不适合ARINC-429的高速通信。FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)具有工作主频高、可以并行处理数据等优点。针对传统方法的缺点,本文采用FPGA作为定时和译码控制芯片,采用16位数据总线,芯片采用ARINC429,HI-8582总线,使机载通信设备的传输速率达到100kbit/s的高数据率。
医生在诊断中面临的最大困难之一是对磁共振成像 (MRI) 图像中的脑卒中的分析和诊断。脑卒中是指脑部血液流动中断,导致细胞死亡。为了让医生更容易诊断,许多研究人员使用 Matlab 程序对 MRI 图像进行了一些过滤处理,以改善图像并使其更加明显,从而方便医生诊断。本文介绍了一种使用硬件概念来阐明 MRI 图像中脑卒中的数字系统。现场可编程门阵列 (FPGA) 用于实现该系统,该系统分为四个阶段:预处理、调整图像、中值滤波器和形态滤波器交替进行。整个系统是基于 Zynq FPGA 评估板实现的。该设计已在两个 MRI 图像上进行了测试,并将结果与 Matlab 进行了比较,以确定所提出的系统的效率。与 Matlab 相比,所提出的硬件系统实现了总体良好的准确率,准确率在 90.00% 到 99.48% 之间。
摘要 — 基于 SRAM 的现场可编程门阵列 (FP-GA) 已在航空航天应用中使用了十多年。遗憾的是,这些设备的一个显著缺点是它们对辐射效应的敏感性,这会导致存储器元件中的位翻转和半导体中的电离诱发故障,通常称为单粒子翻转 (SEU)。对基于 SRAM FPGA 的安全关键应用进行早期可靠性分析将使设计人员能够开发出符合设计要求(例如 DO-254 标准)的更可靠、更强大的设计。我们提出了一种基于概率模型检查的方法来分析此类设计的可靠性和可执行性,以指导设计决策。概率模型检查是一种众所周知的形式验证技术,其主要优点是分析详尽,从而可以对时间逻辑查询给出数值精确的答案,这与离散事件模拟形成鲜明对比。在所提出的方法中,从系统的高级描述开始,从提取的控制数据流图 (CDFG) 构建马尔可夫 (奖励) 模型。然后使用 PRISM 模型检查器工具自动验证各种可靠性和可执行性相关属性。