SHF: Small: Collaborative Research: CONTINUOUS-TIME DIGITAL COMPUTATION AND SIGNAL PROCESSING

SHF:小型:协作研究:连续时间数字计算和信号处理

基本信息

  • 批准号:
    1419949
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.72万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-09-01 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The goal of this research is to develop high-performance and power-efficient digital signal processors, using a novel event-driven approach involving special techniques that carefully keep track of the timing of events. Unlike standard "asynchronous" logic this approach inherently uses physical time as part of its representation of information. The systems and techniques to be developed in course of this research can benefit a number of important applications, including sensor networks and biomedical instrumentation in health care. The body of knowledge to be created would potentially find applications in other areas as well, including control systems and robotics. The work has a significant educational component, in that it involves synergistic development, combining different domains of knowledge and thus training the graduate and undergraduate students involved in interdisciplinary work, leading to new, creative solutions. Appealing technical properties of this approach include the absence of aliasing, better spectral properties of error, and faster response to changing inputs, compared to classical techniques. The approach is suitable for certain applications that demand very low power dissipation, notably those involving portability or difficult-to-access locations. While prior work concentrated on demonstrating the feasibility of continuous-time digital signal processors, this new effort concentrates on developing next-generation systems and achieving very high performance, necessitating new principles and techniques. The work seeks to advance the performance of continuous-time digital signal processors by reducing the effective sampling rate and improving output reconstruction, by using special coding techniques for relaxing granularity requirements in the signal processing units, by processing directly non-uniformly quantized signals, and by employing algorithmic techniques; it also expands continuous-time digital techniques to general scientific computation. The proposed effort brings together two groups with complementary expertise. The Columbia University group specializes in mixed-signal circuits and has demonstrated the first continuous-time digital signal processors; the Cornell University group works in asynchronous digital electronics, including event-driven processors and asynchronous dataflow FPGAs.
这项研究的目的是使用一种新型的事件驱动方法来开发高性能和功率高效的数字信号处理器,该方法涉及特殊技术,该方法仔细跟踪事件的时间。与标准“异步”逻辑不同,此方法本质上使用物理时间作为信息表示。在这项研究过程中要开发的系统和技术可以使许多重要的应用受益,包括传感器网络和医疗保健中的生物医学仪器。要创建的知识体可能也有可能在其他领域(包括控制系统和机器人技术)找到应用。这项工作具有重要的教育组成部分,因为它涉及协同发展,结合了不同的知识领域,从而培训了参与跨学科工作的研究生和本科生,从而提供了新的创意解决方案。与经典技术相比,这种方法的有吸引力的技术特性包括缺乏混叠,更好的误差频谱特性以及对变化输入的响应更快的响应。该方法适用于某些需要非常低功耗的应用程序,尤其是涉及便携性或难以访问位置的应用。虽然先前的工作集中于证明连续数字信号处理器的可行性,但这种新的工作集中在开发下一代系统并实现非常高性能的情况下,需要新的原理和技术。这项工作旨在通过使用特殊的编码技术来降低有效的采样率并改善输出重建,通过使用特殊的编码技术来放松信号处理单元中的粒度要求,通过直接处理非均匀量化的信号,以及使用算法技术来提高连续时间数字信号处理器的性能;它还将连续的数字技术扩展到一般科学计算。拟议的努力汇集了两个具有互补专业知识的小组。哥伦比亚大学小组专门研究混合信号电路,并展示了第一个连续的数字信号处理器。康奈尔大学小组从事异步数字电子产品,包括事件驱动的处理器和异步数据流FPGA。

项目成果

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    Yannis Tsividis

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