FPGA动态可重构数字电路容错系统的研究

在介绍ＦＰＧＡ动态可重构技术原理的基础上,探讨了该技术在数字电路容错系统中的应用方法和构成,并针对某心脏 搏器电路系统,采用ＦＰＧＡ动态可重构方法进行了系统的容错设计与实验。结果表明,ＦＰＧＡ动态可重构容错系统作为数字电路容错系统设计的新方法,和传统的容错系统相比,不仅大大节省硬件资源的开销,且自适应能力强,可靠性。     

基于FPGA的嵌入式系统中动态可重构方法研究

随着大规模现场可编程门阵列FPGA的出现,实时电路的动态可重构技术逐渐成为国际学术界的研究热点;文章介绍了基于FPGA的动态可重构技术的原理、分类以及系统的开发流程,最后讨论了动态可重构的应用和现如今存在的问题。     

支持动态部分重构特性的异构多核体系结构

嵌入式应用固有的多样性、多变性等特点,及其对系统计算性能的苛刻要求,使嵌入式系统结构面临着严峻的挑战.通过在软硬件协同流程、底层通信接口、并行编程模型及运行环境等方面提供对动态部分重构特性的支持,将动态部分重构技术引入面向服务的异构多核(SOMP)系统,从而在不损失系统计算性能的前提下,有效地提高系统的灵活性,使系统满足更多嵌入式应用的要求.SOMP原型系统已在基于Xilinx Virtex-5FPGA芯片的开发板上实现.此外,支持动态部分重构特性的SOMP体系结构的正确性及其带来的灵活性优势通过实验得以验证.     

一种适于动态部分可重构的NoC结构

提出了一种适用于动态部分可重构系统的NoC结构,它的主要优点是通信效率高和可扩展性好.为适应动态部分重构,NoC不仅传输普通数据,而且传输配置位流数据.NoC将每个资源节点作为一个配置区域,在网络数据包中加入类型域以区分普通数据与配置数据,并相应地将网络接口分为普通接口与配置接口.采用ModelSim对随机均匀分布模式进行了仿真测试,得出所设计网络的最高吞吐率为0.40 flit·cycle-1·Ip-1.为了验证系统的有效性,通过在Xilinx Virtex4 xc4vsx35-10芯片上构建原型系统进行实验.结果表明,系统能在50 MHz上正常工作.     

抗软错误SRAM单元设计

随着半导体工艺技术的发展,节点电容和电源电压的减小加剧了软错误对集成电路设计的影响.高能带电粒子入射SRAM单元敏感节点引起的软错误可能通过改变基于SRAM的FPGA的存储单元配置而改变芯片功能.在此类型FPGA芯片内,SRAM单元存放着FPGA的配置数据,因此增强SRAM的抗软错误性能是提升FPGA芯片可靠性的最有效...     

可重构技术综述

可重构性是指在一个系统中,其硬件模块或(和)软件模块均能根据变化的数据流或控制流对系统结构和算法进行重新配置(或重新设置)。可重构系统最突出的优点就是能够根据不同的应用需求,改变自身的体系结构,以便与具体的应用需求相匹配。可重构系统的实现技术包括DSP重构技术,FPGA重构,DSP FPGA重构,可重组算法逻辑体系结构,可编程片上系统(SOPC),可进化硬件(EHW),本地重构/Internet远程重构等。可重构技术尽管面临一些需研究和解决的问题,但是发展前景是广阔的。     

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。     

可重组制造系统车间设施动态重构研究

针对制造系统车间设施重构的决策问题,给出了面向可重组制造系统车间设施动态重构方法.利用多色图理论着色原理定义设施围道,建立制造车间多色图模型,通过布尔矩阵生成车间作业单元配置模型和物流模型,并构建工艺可行的作业单元配置方案;利用仿真分析软件构建作业单元配置方案的数字化仿真模型,结合生产物流及设施利用率分析,重构作业单元内设施系统.以某公司机械加工车间为研究对象,验证了车间设施动态重构过程的可行性和有效性.     

一种新型动态可重构的正则表达式匹配引擎设计

针对大规模数据处理和动态更新规则的网络计算需求,本文提出了一种新型动态可重构的正则表达式匹配(DRR)算法.算法采用参数化一致性表达方法,提高了正则表达式的动态匹配能力;采用专用电路与可重构电路的混合计算框架,设计了正则表达式匹配的并行计算加速引擎.在软硬件协同工作模式下,新型动态可重构的匹配加速引擎不仅可以最大化利用FPGA电路的可编程特性实现表达式匹配规则的动态更新,提高匹配的预处理速度,设计的专用ASIC并行匹配电路更大幅提高了正则表达式的匹配计算速度.本文采用TSMC 28nm CMOS工艺完成芯片的设计和流片,实验结果表明:本文设计实现的动态可重构的匹配加速引擎可以有效地适用于大多数应用场景下的正则表达式匹配,匹配计算的吞吐率达到280Gb/s,相比于同类型基于FPGA的匹配计算引擎实现了5倍以上的匹配速度提升.     

可重构算子阵列的结构和建模

提出一种由多种粗粒度、功能可配置的可重构算子组成的新型FPGA结构——可重构算子阵列结构,能完全替代细粒度的基于查找表的可编程逻辑单元,降低配置加载时间,同时电路速度具有可比性。可重构算子分为运算类、控制类、路径类和存储类,像电路指令集一样可支撑所有电路的实现。互连结构分为全局互连、局部互连和IO互连,分别承载远距离、邻近和系统外部的数据传输,互连开关采用通用开关阵列的形式。互连线段分为组线和单线两种,其中组线的位宽大于1比特,其行为一致,从而减小开关数目,提高传输速度。为了对该阵列结构进行性能分析和结构探索,还针对该结构进行建模,通过结构文件快速生成不同的结构,可作为深入研究的有效手段。     

基于部分重配置的FPGA内嵌BRAM测试方法

对于FPGA的内嵌BRAM资源的测试,传统的方法存在着故障覆盖率不够高,测试配置数目较多,以及测试时间较长的缺点.针对上述问题,本文提出了一种新的利用FPGA内嵌ICAP核进行片内自动部分重配置功能来实现对FPGA内嵌BRAM核的内建自测试方法,且无需额外的外接存储单元.在已有方法的基础上提高了对写破坏故障、读破坏故障、干扰耦合故障、写破坏耦合故障、读破坏耦合故障以及BRAM初始化功能故障的覆盖,改进算法使程序执行周期数降低一半左右,同时将多个算法集成在同一个测试配置里来实现降低测试的完整配置数,从而降低测试时间.测试结果表明,该方法在故障覆盖率上可以达到100%,而且测试配置数可以降低至两个完整配置,其中每个完整配置里包含13个算法的片内自动部分重配置,实测得到总测试时间仅为131.216ms.     

基于FPGA的动态局部可重构方法分析与比较

介绍支持现场可编程逻辑器件（FPGA）重构的3种设计流程的设计步骤、优点和局限性,并总结每种方法的适用情况,为实际应用动态局部重构技术提供参考。     

基于软构件的车间生产管理系统快速重组平台

基于软构件的生产管理系统组织平台,把生产中的各种资源作为软构件组织起来,根据动态到达的生产任务要求及时构建生产管理系统,可以快速响应制造环境的变化以及生产任务的变更,实现系统结构的动态改变．提出了采用软构件技术实现车间生产资源的快速重构方法,并从系统设计流程、构件设计和结构设计等方面讨论了基于软构件技术的车间生产管理系统快速重组的关键问题．     

基于改进非支配排序遗传算法的配电网动态重构

针对分布式电源大规模接入配电网情况下配电网的动态重构问题,提出一种基于改进非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithms Ⅱ,NSGA-Ⅱ)的配电网动态重构策略.首先,以系统运行成本和电压偏移最小为目标建立配电网动态重构模型.其次,结合参数自适应策略和基于可行解优越性的约束处理技术提出NSGA-Ⅱ改进算法对模型进行求解.再次,用超体积(hypervolume)指标选择最佳的帕累托解集,并通过模糊决策技术从帕累托解集中选择最佳方案.最后,以IEEE 33节点系统为例进行仿真.结果 表明:该模型可以在降低系统运行成本的同时提高系统电能质量.     

考虑配电网故障停电风险和负荷变化的动态网络重构

配电网重构可以改善和提升系统的运行效率,但目前重构方法中较少考虑配电网的可靠性和负荷动态变化.文中针对由配电网支路故障引起的配电网可靠性降低问题,提出了一种考虑配电网支路故障停电风险和负荷变化的动态重构方法,并以支路故障停电风险指标来评价配电网网络结构的优劣,建立了考虑支路故障和负荷变化的配电网分时段动态重构模型,给出了利用量子遗传算法求解所提模型的方法和流程.IEEE 33-节点系统仿真结果表明,采用考虑障停电风险的配电网动态重构方法,在16∶00和17∶45可以明显降低配电网故障停电风险（分别降低13.52千瓦小时/年和13.62千瓦小时/年）,验证了所提出的考虑故障停电风险的配电网动态重构方法的有效性.     

分布式系统动态配置一致性算法的实现

在基于构件的分布式系统中进行动态配置是目前研究的重点与热点,动态配置必须保证系统的一致性.该文提出一种基于事务及其静止状态理论的动态配置一致性算法,采用等待方式驱动目标构件进入静止状态,即目标构件启动和参与的所有事务只可能处于未启动状态或已经正常完成状态,使得对目标构件实施任何动态配置意图都不会破坏事务的完整性,从而在所有动态配置场景下严格保证行为一致性.在基于CORBA的模型原型实现中对该算法的性能测试验证了其可行性.     

水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配

为降低基于频率复用水声网络系统的小区间干扰,以及提高系统平均吞吐量,提出了一种基于时延差的软频率复用(T-soft frequency reuse,T-SFR)系统,对小区间的干扰抑制和小区内的自适应资源分配两个问题进行优化.在小区间,提出了T-SFR利用不同信道之间的时延差进行干扰缓解,并基于水声信道的路径损耗进行频带分配.在小区内,针对水声信道的时变特性带来的反馈信道状态信息(channel state information,CSI)延迟的影响,建立了一种线性有限状态马尔可夫链(linear fi-nite state Markov chain,LFSMC)预测器,以获得更准确的CSI用于自适应资源分配.仿真结果表明:与传统的频率复用方案相比,提出的T-SFR方案可以保证小区边缘节点对信干噪比(signal to interference noise ratio,SINR)的要求,有效缓解小区边缘节点的干扰;在建立LFSMC预测器获取更准确CSI的基础上,时变水声网络的每个小区内以及整个系统都能够获取更优的平均吞吐量.     

基于动态聚类和遗传算法的跟踪误差优化研究

针对传统按相关系数高低进行选股并使用简单的非线性规划进行跟踪误差优化的方法进行改进,以沪深300指数为目标指数,根据动态聚类方法进行选股,基于遗传算法进行优化求解分配最优资金配置权重,在一定约束条件下构建指数投资组合,实现跟踪误差优化目的.实证结果表明,结合动态聚类与遗传算法构建指数投资组合,比传统的相关系数法选股并进行非线性规划求解能得到更小的跟踪误差和更好的目标指数拟合效果,目标指数跟踪拟合效果更为有效.     

基于微观结构的软土地基加固效果评价

以深圳市宝安新中心区软基处理工程为研究对象,根据强夯、堆载联合塑料排水板地基处理过程,取得实验过程和地基处理后软土再压缩的电镜扫描(SEM)图片,通过图像处理和定量化研究,得到土体微结构参数(孔隙分布分维d)及其随压力变化的规律,从而,对施工场地不同的地基处理方案进行了加固效果对比分析.结果表明:堆载预压法对软土地基的加固效果在研究的时间段内要优于强夯处理法.