基于FPGA的动态部分可重构高性能计算实现

针对大规模集群系统中的加速计算阵列或工作组内加速计算节点资源共享模式,提出了一个通用处理节点通过网络互联动态部分可重构计算节点的高性能计算体系架构,设计实现了一种基于FPGA的动态部分可重构计算节点,该动态部分可重构计算节点具备动态部分重构能力,可以根据应用需求动态加载不同的计算功能单元.基于Avnet的Virtex-4开发板,实现了基本硬件结构和动态部分可重构计算节点硬件原型,在此基础上生成全局配置数据文件及计算功能单元对应的部分配置数据文件,实现了动态部分可重构计算节点上的软件系统及远程访问接口库.实验结果表明,该设计以较小的资源实现了较多的功能,动态部分可重构计算节点可以很好的完成计算任务,并能有效地提高系统性能.     

水下声学调制解调器动态可重构数字系统设计与实现

提出一种动态可重构的水下声学调制解调器数字系统, 此系统将调制、解调模块定义为可重构模块, 根据水下声学信道的检测结果, 动态调整其调制解调方式和数据率, 以提供低误码率、低能耗的通信。在Xilinx XUPV5 FPGA开发板上完成数字系统的实现与软硬件协同验证, 结果表明功能正确, 数字系统可以动态配置为2FSK和2PSK模式。与传统FPGA实现方法相比, 动态可重构的设计方法提高了算法设计的灵活性, 节约了数字系统硬件实现的资源。     

水下声学调制解调器动态可重构数字系统设计与实现

提出一种动态可重构的水下声学调制解调器数字系统,此系统将调制、解调模块定义为可重构模块,根据水下声学信道的检测结果,动态调整其调制解调方式和数据率,以提供低误码率、低能耗的通信。在Xilinx XUPV5 FPGA开发板上完成数字系统的实现与软硬件协同验证,结果表明功能正确,数字系统可以动态配置为2FSK和2PSK模式。与传统FPGA实现方法相比,动态可重构的设计方法提高了算法设计的灵活性,节约了数字系统硬件实现的资源。     

一种基于顶点位置树的可重构软硬件迭代协同算法

可重构计算分时复用有限的面积资源,实现更多的任务硬件加速运行,同时也给传统的软硬件协同设计带来了新的挑战.为此设计了一种基于顶点位置树的迭代协同ICS-VPT算法针对离线型、集中共享式可重构计算平台,综合软硬件划分、硬件布局和任务调度,提升系统性能:首次提出顶点位置树的数据结构,以较小的存储空间快速查找布局位置;迭代协同算法根据数据依赖图分组任务,结合通信代价获取软/硬件任务的优先级,进行合理划分和调度.实验结果表明,ICS-VPT算法在高效管理可重构资源和灵活处理通信代价的同时,保持了较低的系统运行时间.     

一种新型的单芯片级可进化硬件系统

针对可进化硬件（EHW）系统的需求,设计实现了FDP-2-SOPC芯片,芯片中嵌入了CPU和FPGA两种IP核,可实现硬件电路的重构和进化;以该芯片为系统核心建立了一种新型的软硬件结合的单芯片级EHW系统.为了提高电路重构速度,设计了针对EHW需求的快速局部重配置技术;为提高遗传算法的执行速度,设计了专用的随机数产生器...     

实现基于FPGA的硬件算法加速器

目的通过具体的方法和示例,说明使用FPGA来实现硬件算法加速是一种较好的方法。方法通过采用FPGA实现CRC算法的硬件加速器与采用传统的软件优化相比较,说明FPGA的优越性。结果基于FPGA的硬件算法加速器,既可提高系统的计算能力,也可节约成本,缩小系统体积。结论根据目标系统的功能需求,使用FPGA来实现硬件算法加速是一种有效、简便、经济的方法。     

基于COM组件的VB与MATLAB混合编程实现振动信号处理

在用传感器监测机械振动时,需要同步显示监测信号的时域和频域特性,要求用户在采集卡自带简单例程的基础上进行采集软件二次开发。基于COM组件的VB与MATLAB混合编程,通过把MATLAB中的fft函数制作成可接收参数的、能与VB通信的动态连接库(DLL),同时利用VB开发信号采集软件并把采集到的信号以参数的形式传递给DLL,可以实现振动信号时频转换。以同样的方法调用MATLAB中的filter、diff、quad等函数可以实现信号滤波、微分、积分变换等处理功能。该混合编程提供了一种简便、快速、高效地实现信号处理和相关数学运算的方法。本文以振动信号时频转换为例,介绍了借助MATLAB自带的函数生成DLL并最终被VB成功调用的详细过程。     

软件无线电接收机仿真设计研究

在现代的网络通信中,无线通信的地位是不容忽视的,在商业、军事、民用等领域广泛应用。软件无线电属于无线通信技术,是近几年才兴起的,它的基本思想是通过软件编程来实现无线电台的各种功能,以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来,从而可以方便地增加许多新的通信功能,使系统的灵活性大大增加可以通过在系统频带、调制方式、工作频率方面可以进行编程控制实现,全面可编程性以及体系结构的开放性是软件无线电强调的,想要实现新的功能可以通过更新硬件配置结构,而它可以通过软件更新改变。     

基于SIMD技术的可重构去块滤波器结构

由于去块滤波运算数据量庞大的特点以及视频解码实时性的要求,近年来,去块滤波运算的硬件加速器已逐渐成为研究的热点。从兼顾系统的灵活性与性能的角度出发,设计了一种可重构去块滤波器。与传统的支持单一标准的去块滤波硬件加速器相比,该滤波器具有以下优点:实现了一种滤波算法可配置的滤波器结构,从而可以支持多个视频编码标准;采用了基于SIMD单指令多数据流技术,实现滤波数据全并行运算,使硬件高度规整,易于芯片布局布线;设计了1个4级可配置的流水线,重构为不同视频标准的去块滤波器,复用硬件资源,提高了硬件利用率和系统数据吞吐量。用这种架构实现了1个同时支持H.264、AVS、VP8、RealVideo 4种标准的多标准去块滤波加速器,时钟频率为200 MHz,能够用于多标准高清视频的实时滤波处理。     

FPGA可重构技术实现并行计算系统的应用研究

随着大规模可编程器件FPGA复杂度的增加,设计者可以根据不同的应用需求,以FPGA作为可重构硬件,设计和构造面向某种算法的具有专用硬件的高速和软件编程灵活性能的可重构计算系统。在现代大规模逻辑设备的越来越强的能力支持下,各种可重构计算系统的研究,使得构造有关新的计算机体系结构的某些"概念验证"成为现实。介绍FPGA可重构硬件器件特点、可重构计算系统的概念,可重构计算系统的设计方法及其在实时三维立体视觉系统中高速并行计算上的应用。     

VHDL在导弹控制系统中的应用

研究利用超高速集成电路硬件描述语言（VHDL）设计某导弹数字控制器中硬件控制器的方法,结合EDA设计思想对该系统的硬件控制器进行总体功能和各子功能的分析、设计,然后利用VHDL对各功能模块进行描述,最后将已经过仿真检验的设计卸载到相应的可除编辑逻辑器件（EPLD）中,充分利用VHDL的灵活性、可移植性和可编程逻辑器件的静态可重复编程及在线动态重构特性,使硬件设计像软件一样通过编程实现,半实物仿真试验结果表明,硬件控制器性能稳定,满足了设计要求。     

分布环境中基于对象的通信平台

传统的分布计算是基于消息互换和远程过程调用的,这二种模型在当前日益广泛的应用中显示出许多不足之处。该文提出了一种基于对象的通信平台。它把对象技术与分布计算结合在一起,以期为分布对象提供位置透明、状态透明、语言独立和平台（操作系统和网络协议）独立的请求发送机制。在该平台中采用了底层通信系统（ＬＣＳ）、高层通信系统（ＨＣＳ）、运行库、多线程服务器、适配器以及类－服务器体系结构,以提高分布对象通信的性能和效率。通过原型系统的设计和实践可以看出基于对象的模型非常适合于分布计算,可用于分布软件的开发。     

SDR中一种新型调制平台的设计与实现

提出了一种微控制器+U盘的FPGA脱机重构方案;采用此方案设计了SDR中一种新型通用的硬件调制平台;配合调制IP核实现了对不同类型基带信号的多种调制以及海量配置数据的脱机重构。微控制器通过扫描键盘来调用U盘内相应的配置数据对FPGA进行在线重构;FPGA根据重构数据对基带信号进行处理并发送到数字正交上变频(DUC)芯片中,实现调制信号的输出,同时把调制信息反馈给微控制器;微控制器把当前调制状态信息发送到LCD进行显示。与传统的调制方法相比:该平台功能强大、操作灵活、调制种类多、软件易升级、支持动态脱机重构,具有较高的工程应用价值。     

一种用于可重构计算系统的软硬件划分算法

在编译过程中,为了对运行于可重构计算系统上的应用程序自动地进行软硬件划分,提出一种基于模拟退火和链式调度的划分算法,该算法将程序的划分和调度结合起来,采用软硬件协同工作的方式,利用系统中微处理器核与可重构硬件之间的并行性加速程序的执行,同时在调度过程中,通过配置预取减少系统的重构开销.实验结果表明,相对于现有软硬件自动划分方法,该算法可以平均减少25%左右的程序执行时间.     

PC 机与单片机的远距离多机通信问题

单片机被广泛应用于各种控制、数据采集系统中；PC机功能强大、人机界面友好，是单片机所不能及的。由单片机和PC机构成的多机系统可以实现更加复杂的控制。文中从硬件构成、通信过程、软件实现等方面着重介绍了PC机和单片机的远程多机通信。     

软件无线电实现及相关技术研究

随着无线个人通信系统的发展,新系统层出不穷,也使得过去以硬件为主的无线通信体制难以适应这种局面。本文首先对软件无线电技术的发展现状进行分析,在此基础上分析了目前的调制信号识别技术,设计了系统的详细实现方案,提出了系统的总体配置,硬件实现方案和软件算法。     

基于模型设计的半导体激光器电源控制系统

针对传统半导体激光器电源控制系统中,人工编写软件代码与硬件电路分开设计和测试,存在的开发周期冗长、代码不规范、关联性不强等问题,采用模型设计的方法替代传统人工软件编程。首先通过MATLAB/Simulink进行模型设计和系统仿真,使用DSP 28335作为控制芯片,分层设计环路控制建立离散闭环模型,然后对控制部分进行软硬件在环测试,搭建代码模型和配置参数,使用Simulink自动生成代码,编译后下载到DSP控制器。实验结果表明：使用模型设计可以极大地缩短半导体激光器电源控制系统的开发周期,避免了人工编写软件代码的不规范问题,加强了开发过程中软硬件的关联性,具有较高的工程应用价值。     

纯硬件结构编程与软件环境编程的教学研究——用机器语言、汇编语言、C语言实现同一程序

本文利用三种语言实现"流水灯"同一程序设计,引导学生进入纯硬件结构编程的大门,再进入汇编语言及C语言软件环境编程的教学环境,使学生基础巩固,编程方向明确,达到软硬件兼通的目的.     

一种基于模拟退火算法的硬件/软件分解方法

嵌入式系统设计的一个重要环节是硬件/软件分解,通常在系统设计初期解决该问题·硬件/软件分解问题是NP完全问题,无法在有效时间内寻找到满意的分解方案·基于此提出了一个基于模拟退火算法的硬件/软件分解方法,采用了相邻块通讯分解模型以及由单处理器和专用硬件模块构成的目标结构,解决了硬件约束条件下系统执行速度的优化问题·为寻找到性能优良的分解方案,定义了分解优化目标及代价函数,确定了初始温度、终止温度、温度衰减函数等几个控制模拟退火的关键参数,并探讨了模拟退火的停止规则·与贪心算法相比,该方法可以在合理的时间内为嵌入式系统寻找到满意的解决方案·     

ARM系统中高效C语言程序设计探析

社会进步的同时,能源消耗随之增大,能效的概念得到更多人的重视.随着基于手机等移动终端的开发越来越广泛,很多人意识到软件工程师也可以通过编写高效软件来最大化使用硬件特性以实现更高的能效.并且,随着软件应用的增多,其所带来的能效更为显著.从软件工程师的角度来看,程序员在嵌入式软件系统开发时有很多需要注意的事项,其内容涉及存储器访问、函数参数传递、ARM编译器配置、C语言编程技巧等多个方面.