Share to: share facebook share twitter share wa share telegram print page

Unfolding (DSP implementation)

Unfolding is a transformation technique of duplicating the functional blocks to increase the throughput of the DSP program in such a way that preserves its functional behavior at its outputs. Unfolding was first proposed by Keshab K. Parhi and David G. Messerschmitt in 1989.[1][2] Unfolding in general program is as known as Loop unrolling.

Unfolding has applications in designing high-speed and low-power ASIC architectures. One application is to unfold the program to reveal hidden concurrency so that the program can be scheduled to a smaller iteration period, thus increasing the throughput of the implementation. Another application is parallel processing in word level or bit level. Therefore these transformed circuit could increase the throughput and decrease the power consumption.

Example

For a DSP program , replacing the index by could result . Similarly, replacing the index by could also result as .

Hence, we transform the program into following program that receives 2 inputs and produce 2 outputs at each time.

Algorithm for unfolding

Given a DSP program in Data flow graph(DFG) format and a unfolding factor J, unfolding process transforms the DSP program into a new one by duplicating the functional blocks and reconnecting the functional blocks while maintaining its DSP functionality. We call the program performed with factor J as J-unfolded DFG.

In the J-unfolded DFG, for each node U in original DFG, there are J nodes in the transformed DFG with the same function as U. For each edge in the original DFG, there are J edges in the transformed DFG but its delay is only 1/J times to the original one.

Input format DFG

A data flow graph is a labeled directed graph. Each node is labeled by a type indicating its functionality, and each edge is labeled by a number indicating its delay.

Unfolding algorithm

Given Unfolding factor J

  • For each node U in the original DFG, first, we duplicate the J functional blocks as U0, U1, ..., UJ − 1,
  • For each edge U arrow → V with w delays in the original DFG, we create the edges on transformed graph by Ui arrow → V(i+w)%J with for i = 0, 1, ... J − 1.

The following graph shows the process of the algorithm. The original DFG is composed of 2 nodes and 1 edge with 37 delays. The unfolding process uses J = 4 as its unfolding factor. The algorithm first duplicates node U and V to 4 U nodes and 4 Vnodes. Then, it perform reconnecting on the nodes with corresponding delays, like U2 connects to V with index (2 + 37)%4 = 3. Besides, the delay on edge U1 to V2 is , and the delay on edge U3 to V0 is .

The following graph is another example showing the unfolding algorithm. Notice that, if there is the delay smaller than unfolding factor J, the J-unfolded DFG would create the edge with 0 delay but whose corresponding edge at original DFG may be the non-zero edge. Therefore, folding process is potential to create the 0-delay edge to increase the longest path in the DFG. ((P.S. fig. of bottom right is T2 that isn't T1))

Properties

  • Unfolding preserves the number of delay elements in a DFG.

This property holds since the sum of the unfolded DFG is

Hence, transformation could increase J times throughput but the resource in delay element would not increase.

Critical path and retiming

When w < J, consider a path with w delays in the original DFG, J-unfolding of this path leads to (J-w) paths with no delays and w path with 1 delay. If all the path on original DFG have the delay larger than J, the critical path of the unfolded DFG is same as the critical path of its original DFG. Hence, the transformed DFG increase its throughput J times. However, if there is a path with delay less than J, it would create a new path without delay. Therefore, the critical path would be potential at such path, that is different as the original critical path, and such that the combinational delay would hence increase. In such case, its throughput would not hence increase J times.

For solving such problem, we could perform retiming on original DFG to let the every path with the delay larger than J.

Unfolding for low power

Unfolding is the general case of parallel processing, and it has the low power property same as pipelining and paralleling technique. Although the capacitance would be J times from the original circuit, the time to charge such capacitance is 1/J times. Furthermore, the charging time is inverse-square to its supply voltage. Hence, we could lower the supply voltage to change the J times capacitance in 1/J times time. Eventually, the power consumption is the square to the reduction on supply voltage, and the unfolded circuit could lower its power consumption.

Applications

Word-level parallel processing

The unfolding transformation could be used to design a word-parallel architecture from a word-serial architecture. The following is the example of word-serial to word-parallel architecture.

Bit-level parallel processing

  • Bit-serial processing: One bit is processed per clock cycle and a complete word is processed in W clock cycles.
  • Bit-parallel processing: One word of W bits is processed every clock cycle.
  • Digit-serial processing: N bits processed per clock cycle and a word is processed in W/N clock cycles. The parameter N is referred to as the digit size.

In such way, the unfolding could perform architecture exploration to find a best implementation in a system.

Summary

Unfolding transformation can unravel hidden concurrency in digital signal processing systems described by DFGs. Therefore, unfolding can be used to increase the throughput of the system by duplicating the functional blocks but without increasing the delay element. If we properly handle the delay on the path, such as retiming, we could increase the throughput as J times, which is the number of duplication on each functional block. In such transform technique, it could be applied to generate world-parallel architectures that can be used for high-speed or low-power applications. Hence, unfolding is the good technique to leverage between area, throughput, and power-consumption.

See also

References

  1. ^ K. K. Parhi and D. G. Messerschmitt,"Fully-static rate-optimal scheduling of iterative data-flow program via optimum unfolding," Proc. of Int'l Conf. on Parallel Processing, 1989, pp. 1-209 – 1-216
  2. ^ K.K. Parhi, and D.G. Messerschmitt, "Static Rate-Optimal Scheduling of Iterative Data Flow Programs via Optimum Unfolding," IEEE Trans. on Computers, Vol. 40(2), February 1991, pp. 178-195, https://doi.org/10.1109/12.73588
Read more information:

Penyuntingan Artikel oleh pengguna baru atau anonim untuk saat ini tidak diizinkan.Lihat kebijakan pelindungan dan log pelindungan untuk informasi selengkapnya. Jika Anda tidak dapat menyunting Artikel ini dan Anda ingin melakukannya, Anda dapat memohon permintaan penyuntingan, diskusikan perubahan yang ingin dilakukan di halaman pembicaraan, memohon untuk melepaskan pelindungan, masuk, atau buatlah sebuah akun. Halaman ini berisi artikel tentang pelat nomor di Indonesia. Untuk pelat nomor secar…

Ginseng, salah satu afrodisiak ternama Afrodisiak adalah zat atau berbagai bentuk rangsangan yang mampu meningkatkan gairah seksual.[1][2] Istilah ini diturunkan dari bahasa Yunani, ἀφροδισιακόν, aphrodisiakon, dari aphrodisios, i.e. berkaitan dengan Aphrodite (dewi cinta Yunani).[3][4] Sebagian besar makanan yang secara tradisional diyakini sebagai afrodisiak tidak memiliki komponen kimia yang memiliki efek seperti itu. Dalam beberapa kasus, reputasi…

XXI Corpo d'armataCorpo d'armata d'investimento di TobrukDescrizione generaleAttiva1º ottobre 1937 - 20 dicembre 194010 luglio 1941 - 13 maggio 1943 Nazione Italia Servizio Regio Esercito TipoDivisione ComandoBengasi Battaglie/guerreSeconda guerra mondiale Campagna del Nordafrica Parte di1940: 10ª Armatamag. 1942: Panzerarmee Afrikaott. 1942: Armata corazzata italo-tedesca1943: 1ª Armata Reparti dipendenti1937-1940: 62ª Divisione fanteria Marmarica63ª Divisione fanteria Cirene1ª Divis…

Untuk anggota parlemen Quebec, Kanada, lihat Wallace McDonald. Wallace MacDonaldThe Moving Picture World, 1916Lahir(1891-05-05)5 Mei 1891Mulgrave, Nova Scotia, KanadaMeninggal30 Oktober 1978(1978-10-30) (umur 87)Santa Barbara, California, Amerika SerikatPekerjaanPemeranProduserTahun aktif1912–1959Suami/istriDoris May (1921-1978, kematiannya) Wallace Archibald MacDonald (5 Mei 1891 – 30 Oktober 1978) adalah seorang pemeran film bisu dan produser film asal Kanada. MacDo…

Gembala Baik, kira-kira berasal dari tahun 300-350 M, di Katakomba Domitilla, Roma Gembala Baik (bahasa Yunani: ποιμὴν ὁ καλός, poimḗn ho kalós) adalah sebuah gelar dan penggambaran yang digunakan dalam perikop dari Yohanes 1–21# 10: 1–21, di mana Tuhan Yesus Kristus digambarkan sebagai Gembala yang Baik yang menyerahkan nyawanya untuk domba. Perumpamaan serupa digunakan dalam Mazmur 23 dan Yehezkiel 34:11–16. Gembala yang Baik juga dibahas dalam Injil lainnya, Su…

Gothic metal band from South Africa The AwakeningThe Awakening performing live in Vienna in 2016Background informationOriginJohannesburg, South AfricaGenres Gothic metal[1] Years active1995–presentLabelsIntervention ArtsMembersAshton Nyte (lyrics and all singing and instrumentation unless otherwise noted)Websitewww.theawakening.com The Awakening is a South African gothic rock band founded in Johannesburg in 1995 by vocalist, songwriter, multi-instrumentalist, and producer Ashton Nyte. …

Tellingstedt Lambang kebesaranLetak Tellingstedt di Dithmarschen NegaraJermanNegara bagianSchleswig-HolsteinKreisDithmarschen Municipal assoc.KLG EiderPemerintahan • MayorJan Hinrich SeebrandtLuas • Total8,44 km2 (326 sq mi)Ketinggian5 m (16 ft)Populasi (2013-12-31)[1] • Total551 • Kepadatan0,65/km2 (1,7/sq mi)Zona waktuWET/WMPET (UTC+1/+2)Kode pos25779Kode area telepon0481Pelat kendaraanHEISitus webwww.am…

Revolut Ltd.JenisPerusahaan swastaIndustriTeknologi finansialDidirikan1 Juli 2015; 8 tahun lalu (2015-07-01)PendiriNikolay StoronskyVlad YatsenkoKantorpusatLondon, England, UKWilayah operasiUK, Australia, NZ, Japan, Singapore, US, BrazilTokohkunciNikolay Storonsky (CEO), Vlad Yatsenko (CTO)Karyawan7,500 [1] (2023)Situs webrevolut.com Revolut adalah perusahaan neobank dan teknologi finansial global yang menawarkan berbagai layanan perbankan.[2] Bermarkas di London, didir…

Untuk energi terendah dari fungsi gelombang elektron dalam fisika atom, lihat orbital atom. Untuk gelombang S pada elektrokardiogram, lihat kompleks QRS. Gelombang geser bidangPerambatan gelombang-S sferis pada kisi 2 dimensi (model empiris) Dalam seismologi dan bidang lainnya yang melibatkan gelombang elastis, gelombang-S, gelombang sekunder, atau gelombang geser (terkadang disebut sebagai gelombang-S elastis) adalah suatu jenis gelombang elastis dan merupakan salah satu dari dua jenis gelomban…

Antonio EsfandiariEsfandiari tahun 2008JulukanThe MagicianTempat tinggalSan Francisco, CaliforniaLahirAmir Esfandiary8 Desember 1978 (umur 45)Tehran, IranWorld Series of PokerJumlah gelang3Meja terakhir10 kaliMendapat uang28 kaliPosisi ITM tertinggiMain Event finish24, 2009World Poker TourGelar2Meja terakhir8 kali.Mendapat uang16 kali.European Poker TourGelarTidak adaMeja terakhir1 kali.Mendapat uang1 kali.Informasi akurat per 24 Januari 2014. Antonio The Magician Esfandiari (Persia: امی…

Ekonomi TaiwanPanorama Taipei.Mata uangDolar Baru Taiwan (NT$) 1 US$ = 32.38 TWD (2016)Tahun fiskalTahun kalenderOrganisasi perdaganganWTO, APEC, ICC dan lain-lain (sebagai Teritori Bea Cukai Terpisah Taiwan, Penghu, Kinmen dan Matsu)StatistikPDBNominal: $529.6 milyarNominal rank: ke-26 (2014) KKB: $1.075 triliunRank KKB: ke-20 (2014)Pertumbuhan PDB0.69% (Q2 2016)[1]PDB per kapitaNominal: $22.598 (2014)Peringkat nominal: ke-36;$23.456 (estimasi IMF 2015) PPP: $45.854 (2014)Peringkat KKB:…

Nama ini menggunakan cara penamaan Portugis. Nama keluarga pertama atau maternalnya adalah de Oliveira dan nama keluarga kedua atau paternalnya adalah Galvão. Jefferson Jefferson bermain untuk Botafogo pada 2014.Informasi pribadiNama lengkap Jefferson de Oliveira Galvão[1]Tanggal lahir 2 Januari 1983 (umur 41)Tempat lahir São Vicente, BrasilTinggi 189 cm (6 ft 2 in)[2]Posisi bermain Penjaga gawangKarier junior1995–1997 Ferroviária1997–2002 Cruzeiro…

Kawasan perdagangan bebas Kawasan perdagangan bebas adalah sebuah kawasan yang terdiri dari negara-negara anggota dari suatu blok perdagangan yang telah menandatangani perjanjian perdagangan bebas. Jumlah negara penandatangan pada perjanjian perdagangan bebas untuk penetapan kawasan perdagangan bebas sedikitnya dua negara. Tujuan dari pembentukan kawasan perdagangan bebas ialah mengurangi hambatan perdagangan (kuota impor dan tarif) dan untuk memajukan perdagangan barang dan jasa.[1] Jik…

Pemogokan umum terhadap Javier Milei 2024Tanggal24 Januari 2024 (2024-01-24)LokasiArgentinaJenisPemogokanPenyebabKeputusan 70/2023PenyelenggaraCGT Serangkaian protes terhadap Javier Milei yang terorganisir di Argentina dimulai pada 24 Januari 2024, dengan sebuah gerakan pemogokan massal nasional terjadi hanya seminggu setelah masa pemerintahannya dimulai.[1] Pemogokan ini dimotori oleh salah satu serikat buruh terbesar, General Confederation of Labour.[1][2] Latar be…

Radon-222, 222RnUmumSimbol222RnNamaradon-222, Rn-222,Radium emanationProton (Z)86Neutron (N)136Data nuklidaKelimpahan alamRenikWaktu paruh (t1/2)3,8215 hari[1]Isotop induk226Ra (α)Produk peluruhan218PoMassa isotop222,0175763[2] uSpin0Mode peluruhanMode peluruhanEnergi peluruhan (MeV)Peluruhan alfa5,5904[2]Isotop radon Tabel nuklida lengkap Radon-222 (222Rn, Rn-222, sebelumnya radium emanation atau radon) adalah isotop radon yang paling stabil, dengan waktu …

BaladewaAwatara Wisnu sebagai kesatria Yadawa bersenjata lukuEjaan DewanagariबलरामEjaan IASTBalarāmaNama lainBalarama; Balabhadra; Halayudha; dan lain-lainGolonganmanusia awataraSenjataBajak dan GadaPasanganRewatilbs Untuk kegunaan lain, lihat Baladewa (disambiguasi). Dalam mitologi Hindu, Baladewa (Dewanagari: बलदोव; ,IAST: Baladeva, बलदोव) atau Balarama (Dewanagari: बलराम; ,IAST: Balarāma, बलराम), disebut juga Balabhadra d…

Adobe Shockwave Tipemultimedia framework (en) dan platform komputer Versi pertama1998; 26 tahun lalu (1998)Versi stabil 12.3.5.205 (26 Maret 2019) LisensiFreewareBahasaInggris, Jepang, Jerman dan Prancis Karakteristik teknisSistem operasiMicrosoft Windows, Mac OS X, Linux, Solaris, BlackBerry Tablet OS, Android, dan Pocket PCPlatformperamban web Bahasa pemrogramanLingo (en) Format kodeDaftarShockwave 3D Scene Export (en) Format berkasDaftarShockwave 3D Scene Export (en) Informasi pengembang…

Artikel ini sebatang kara, artinya tidak ada artikel lain yang memiliki pranala balik ke halaman ini.Bantulah menambah pranala ke artikel ini dari artikel yang berhubungan atau coba peralatan pencari pranala.Tag ini diberikan pada November 2022. Drew PavlouLahir4 Juni 1999 (umur 24)KebangsaanAustraliaPendidikan Villanova College Universitas Queensland Dikenal atasAktivisme pelajar melawan Partai Komunis Tiongkok dan pemerintahan TiongkokSitus webdrewpavlou.com Drew Pavlou (lahir 4 Juni 1999…

Christian Ramsebner Informasi pribadiNama lengkap Christian RamsebnerTanggal lahir 26 Maret 1989 (umur 34)Tempat lahir AustriaTinggi 1,89 m (6 ft 2+1⁄2 in)Posisi bermain BekInformasi klubKlub saat ini SC Wiener NeustadtNomor 25Karier junior2006-2009 Austria Wien AmateureKarier senior*Tahun Tim Tampil (Gol)2006-2009 Austria Wien Amateure 89 (3)2009- SC Wiener Neustadt 57 (1)Tim nasional‡2008– Austria U-21 6 (0) * Penampilan dan gol di klub senior hanya dihitung dari …

A. RiyantoLahirAloysius Riyanto(1943-11-23)23 November 1943Kasunanan Surakarta Hadiningrat, Masa Pendudukan JepangMeninggal17 Juni 1994(1994-06-17) (umur 50)Jakarta, IndonesiaPekerjaanPenyanyi, Komposer, Penulis laguAnakAri A. Riyanto , Lia A. Riyanto , Doni A. Riyanto , Lisa A. RiyantoOrang tuaR.G.J. Daldjono, Ny. DaljonoKerabatTheresia SuwartiKarier musikGenrePop, Pop Jawa, KeroncongInstrumenGitar, Piano, Organ, Vokal, KeyboardTahun aktif1962 - 1994LabelPT Remaco, Indra Record, Musica Stu…

Kembali kehalaman sebelumnya