Otimizando a implementação de FPGA de sistemas caóticos de alta precisão para melhorar o desempenho

O desenvolvimento de sistemas caóticos em chip está ganhando muita atenção devido ao seu grande potencial em garantir a comunicação, criptografar dados, gerar números aleatórios e mais. A implementação digital de sistemas caóticos busca alcançar alto desempenho em termos de tempo, velocidade, complexidade e precisão. Neste artigo, o foco é no desenvolvimento de núcleos de Campo Programável de Portas (FPGA) de alta velocidade para sistemas caóticos, exemplificados pelo sistema de Lorenz. Os núcleos desenvolvidos correspondem a técnicas de integração numérica que podem se estender às equações de sexta ordem e com alta precisão. A investigação compreende uma análise e avaliação minuciosas dos núcleos desenvolvidos de acordo com a complexidade do algoritmo e a precisão alcançada, área de hardware, taxa de transferência, consumo de energia e frequência operacional máxima. Validações são feitas por meio de simulações e comparações cuidadosas com trabalhos notáveis e relacionados recentemente na literatura. Os resultados afirmam a criação bem-sucedida de discretizações de Lorenz de sexta ordem altamente eficientes, alcançando uma taxa de transferência alta de 3,39 Gbps com uma precisão de 16 bits. Além disso, uma taxa de transferência excepcional de 21,17 Gbps foi alcançada para a implementação de primeira ordem, acoplada a uma alta precisão de 64 bits. Esses resultados estabelecem nosso trabalho como um marco para características de alto desempenho, superando investigações similares relatadas na literatura.