Adaptive Scalable SVD Unit for Fast Processing of Large LSE Problems

Singular Value Decomposition (SVD) is a key linear algebraic operation in many scientific and engineering applications. In particular, many computational intelligence systems rely on machine learning methods involving high dimensionality datasets that have to be fast processed for real-time adaptability. In this paper we describe a practical FPGA (Field Programmable Gate Array) implementation of a SVD processor for accelerating the solution of large LSE problems. The design approach has been comprehensive, from the algorithmic refinement to the numerical analysis to the customization for an efficient hardware realization. The processing scheme rests on an adaptive vector rotation evaluator for error regularization that enhances convergence speed with no penalty on the solution accuracy. The proposed architecture, which follows a data transfer scheme, is scalable and based on the interconnection of simple rotations units, which allows for a trade-off between occupied area and processing acceleration in the final implementation. This permits the SVD processor to be implemented both on low-cost and highend FPGAs, according to the final application requirements.

Reloj basado en señales GPS con corrección por tensión para PTP-Master

[ES]El proyecto presentado a continuación muestra la elaboración de un core para ser embebido dentro de las denominadas FPGAs (Field Programmable Gate Array), cuya finalidad es la creación de una referencia temporal, en arquitectura de 64bits, gracias a un módulo GPS (Global Positioning System), lo más cercana posible al orden de las decenas de nano-segundos, para poder ser insertado en un equipo PTP-Master (Precision Time Protocol - Master) (IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) - 1588), a bajo coste y con calidad comparable a la de los dispositivos Grand Master.

Marco-reloj-despertador basado en FPGA

Gordon E. Moore, cofundador de Intel, predijo en una publicación del año 1965 que aproximadamente cada dos años se duplicaría el número de transistores presentes en un circuito integrado, debido a las cada vez mejores tecnologías presentes en el proceso de elaboración [1]. A esta ley se la conoce como Ley de Moore y su cumplimiento se ha podido constatar hasta hoy en día. Gracias a ello, con el paso del tiempo cada vez se presentan en el mercado circuitos integrados más potentes, con mayores prestaciones para realizar tareas cada vez más complejas. Un tipo de circuitos integrados que han podido evolucionar de forma importante son los dispositivos de lógica programable, circuitos integrados que permiten implementar sobre ellos las funciones lógicas deseadas. Hasta hace no muchos años, dichos dispositivos eran capaces de incorporar circuitos compuestos por unas pocas funciones lógicas, pero gracias al proceso de miniaturización predicho por la Ley de Moore, hoy en día son capaces de implementar circuitos tan complejos como puede ser un microprocesador; dichos dispositivos reciben el nombre de FPGA, siglas de Field Programmable Gate Array. El presente proyecto tiene como objetivo construir un marco de fotos digital con reloj y despertador programable, valiéndose para ello de la FPGA Cyclone II de Altera y una pantalla táctil de la casa Terasic. Con este fin, se documentará en primera instancia los dispositivos a utilizar con sus características y posibilidades que plantean, para pasar posteriormente al diseño de la aplicación y su implementación e integración en la placa para comprobar su correcto funcionamiento.

Generación automática de VHDL mediante Simulink HDL coder y aplicación al procesado de señales

Gordon E. Moore, co-fundador de Intel, predijo en una publicación del año 1965 que aproximadamente cada dos años se duplicaría el número de transistores presentes en un circuito integrado, debido a las cada vez mejores tecnologías presentes en el proceso de elaboración. A esta ley se la conoce como Ley de Moore y su cumplimiento se ha podido constatar hasta hoy en día. Gracias a ello, con el paso del tiempo cada vez se presentan en el mercado circuitos integrados más potentes, con mayores prestaciones para realizar tareas cada vez más complejas. Un tipo de circuitos integrados que han podido evolucionar de forma importante por dicho motivo, son los dispositivos de lógica programable, circuitos integrados que permiten implementar sobre ellos las funciones lógicas que desee implementar el usuario. Hasta hace no muchos años, dichos dispositivos eran capaces de implementar circuitos compuestos por unas pocas funciones lógicas, pero gracias al proceso de miniaturización predicho por la Ley de Moore, hoy en día son capaces de implementar circuitos tan complejos como puede ser un microprocesador; dichos dispositivos reciben el nombre de FPGA, siglas de Field Programmable Gate Array. Debido a la mayor capacidad y por lo tanto a diseños más complejos implementados sobre las FPGA, en los últimos años han aparecido herramientas cuyo objetivo es hacer más fácil el proceso de ingeniería dentro de un desarrollo en este tipo de dispositivos, como es la herramienta HDL Coder de la compañía MathWorks, creadores también Matlab y Simulink, unas potentes herramientas usadas ampliamente en diferentes ramas de la ingeniería. El presente proyecto tiene como objetivo evaluar el uso de dicha herramienta para el procesado digital de señales, usando para ello una FPGA Cyclone II de la casa Altera. Para ello, se empezará analizando la herramienta escogida comparándola con herramientas de la misma índole, para a continuación seleccionar una aplicación de procesado digital de señal a implementar. Tras diseñar e implementar la aplicación escogida, se deberá simular en PC para finalmente integrarla en la placa de evaluación seleccionada y comprobar su correcto funcionamiento. Tras analizar los resultados de la aplicación de implementada, concretamente un analizador de la frecuencia fundamental de una señal de audio, se ha comprobado que la herramienta HDL Coder, es adecuada para este tipo de desarrollos, facilitando enormemente los procesos tanto de implementación como de validación gracias al mayor nivel de abstracción que aporta.

Efficient Gate-tunable light-emitting device made of defective boron nitride nanotubes: from ultraviolet to the visible

Boron nitride is a promising material for nanotechnology applications due to its two-dimensional graphene-like, insulating, and highly-resistant structure. Recently it has received a lot of attention as a substrate to grow and isolate graphene as well as for its intrinsic UV lasing response. Similar to carbon, one-dimensional boron nitride nanotubes (BNNTs) have been theoretically predicted and later synthesised. Here we use first principles simulations to unambiguously demonstrate that i) BN nanotubes inherit the highly efficient UV luminescence of hexagonal BN; ii) the application of an external perpendicular field closes the electronic gap keeping the UV lasing with lower yield; iii) defects in BNNTS are responsible for tunable light emission from the UV to the visible controlled by a transverse electric field (TEF). Our present findings pave the road towards optoelectronic applications of BN-nanotube-based devices that are simple to implement because they do not require any special doping or complex growth