一种旨在优化速度的多功能乘累加器设计

介绍了一种40±16×16位高速乘累加/减器的设计。该乘累加/减单元支持有符号数、无符号数及混合符号数的乘法、乘累加/减运算,并支持多种舍入的乘法、乘累加/减运算。该单元采用了改进的Booth算法和Wallace树结构,简化了部分积的产生,及部分积符号的扩展;优化了Wallace树的连接结构,及后续多个操作数的处理次序,从而显著地提高了乘累加/减器的速度。该设计综合考虑了高性能通用DSP对乘累加/减器的要求,作为某高速高性能定点DSP的一部分,已经实现了RTL电路设计、功能仿真、和PC综合,并准备流片且进行FPGA系统开发板的芯片验证。     

改进伽罗华有限域上的数乘算法

研究椭圆曲线加密体系中的数乘运算.通过分析数乘运算的特点发现,减少椭圆运算次数可以大幅提高数乘运算速度.针对数乘运算中占比重较大的基点数乘,改进了带符号窗口算法,并设计了权表法.采用改进的数乘算法使得倍运算次数大大减少.通过预计算建立基点的2k权表,改进了基点的带符号窗口算法,并对权表法进行复杂度分析.实验证明,该算法显著提高了椭圆曲线-厄格玛尔算法(EC-ElGamal)加密体系的运算速度.在微机上运行113 bit的EC-ElGamal体系,与宽度为4的窗口算法相比,系统加密速度提高了1/3.     

基于FPGA动态分布式算法的研究与应用

基于有符号数分布式算法原理，提出了动态分布式算法。该算法不仅继承了分布式算法提高乘积和计算速度的优点，还为系数可编程FIR滤波器的实现提供了有效的解决方案。在Maxplus2环境下，对动态分布式算法进行了仿真和综合，仿真结果证明了该算法的有效性。     

将双比特算法应用到有符号除法器中

本文提出了一种方法，将无符号除法中的双比特算法应用到有符号的除法中。与传统的有符号算法相比，此法可以大大提高计算效率，使我们可以进行高性能CPU设计。此设计已经通过了软件仿真。     

对一种快速双重指数模算法的复杂度研究

最近提出了一种采用标准符号数二进制码(canonic signed-digit binary representation,CSDBR)来计算AXBY(modN)的快速双重指数模算法.该算法声明当指数的长度为k时,该算法平均仅需要1.306k次模乘.由于已知的此类算法至少需要1.503k次模乘,该算法具有明显的性能优势.然而,无论是该算法的提出者还是其他研究者均没有给出正确的复杂度分析.本文通过利用马尔科夫链模型对该算法进行正式的复杂度研究并进行一定规模的统计实验后证实,实际上该算法平均需要1.556k次模乘.这项研究的意义在于揭示到目前为止,基于标准符号数位码的双重指数模算法的最高性能仍然无法降低到1.5k次模乘以下.     

RSA可扩展公钥处理器的高速实现

RSA算法可以使用Montgomery算法来实现,但速度较慢.文中提出一种二级Montgomery模乘算法,根据算法设计高速可扩展硬件实现.算法中采用高基264,相比于另外Montgomery算法,提高了RSA算法运算的性能.在硬件方面,基于3级流水64×64位的乘法器,设计了5级流水结构的运算处理单元.该硬件系统有足够的灵活度以扩展到多种不同长度的数据运算,可以实现1 024,2 048位等不同位数RSA运算.在1 024位的情况下,最终可以达到8 800次/s的加密速度.     

可扩展双域模乘器设计与研究

提出一种可扩展同时支持双域的模乘单元体系结构,通过调整内部运算单元的相关参数,可以满足侧重于性能或成本的不同应用.首先从基于字的双域蒙哥马利算法出发,提出模乘单元的基本体系结构;然后考虑了性能优化的两种不同思路与提高工作频率之间的相互折衷和平衡.由于高度统一的算法和紧密结合的模块结构,使得该可扩展双域模乘单元可以同时支持素数域与二进制域两个域的模乘运算,这一点在进行椭圆曲线密码(ECC)运算时尤为重要.最后以256bit素域模乘为例验证本设计,结果表明该可扩展双域模乘单元既可以降低开销,保持合理的可接受性能,又可以提高硬件开销以完全发挥性能潜力.     

NAF的二进制表示法及其算法研究

椭圆曲线加密的快速实现研究一直是该领域的研究热点,其中二进制数的非相邻表示型(NAF)因此被广泛应用,它主要应用在点乘运算,在该算法中用到的NAF是由带符号位的数字组成,所以通常采用一位一存储的方式,然而在一些存储资源有限的设备上这是极大的浪费;为了节省存储资源,提出一种NAF的二进制表示方法,这样就能将多位NAF数值按照运行平台的字长来存储,大大提高了存储资源的利用率;在此基础上给出NAF二进制表示法的算法及其点乘算法;实验结果表明该表示法的运算效率较原算法的效率没有太大的影响,尤其在点乘运算中影响更是微弱,但是在提高存储效率方面表现突出,节省存储空间达96%以上。     

一种应用于2D-DWT的减少规整化乘算法

提出了一种应用于基于Lifting的二维离散小波变换(2D-DWT)硬件设计的算法,即减少规整化乘.该算法能够大大减少2D-DWT处理过程中的乘法运算次数,降低系统功耗.给出了应用该算法的新型9/7小波结构,该结构通过适当的配置可以既作为正向变换滤波器又作为反向变换滤波器,既能实现5/3小波又能实现9/7小波.对该结构使用Verilog HDL语言进行RTL级描述,在SMIC 0.18μm工艺下综合得到最高工作频率为150MHz,等效门数是15 500.     

一种椭圆曲线标量乘的DSP并行算法

计算椭圆曲线标量乘是椭圆曲线密码算法的基础, 为了提高运算效率,探讨了椭圆曲线标量乘的基本实现算法,并设计了DSP并行环境,提出了一种并行实现算法.实验表明该并行算法有效地提高了标量乘运算的效率.     

用FPGA实现FIR数字滤波器的新方法

在介绍用FPGA设计FIR数字滤波器常用的正则有符号数字量（CSD）编码技术和分布式算法（DA）的基础上,提出了一种改进的实现方法.该方法根据滤波器系数的特点将滤波器分为两个部分,一部分采用CSD编码技术设计,一部分采用DA算法设计.通过Quartus2软件仿真,在Cyclone EPEC6Q240C8芯片上实现了多个FIR数字滤波器.实验结果表明：改进的实现方法在一般情况下更加节约芯片面积,且实现的FIR数字滤波器完全达到了性能要求.     

基于MC9S08QG8的蓄电池电压／温度分布式监测系统设计

蓄电池在备用电源中是重要的储能设备,直接关系到整个备用电源系统的可靠运行,因此及时可靠地对蓄电池组进行监测具有十分重要的意义。为此提出了一种蓄电池电压和温度的分布式监测系统,给出系统总体设计方案,在蓄电池组中为每个单体电池配置一个监测单元,分析了单元的结构和功能,以MC9S08QG8单片机为核心实现了单体监测单元,并且通过485总线可与上位机实现通讯。通过实验,验证了所提出的蓄电池分布式监测系统的可行性。     

离散余弦列率滤波器的设计及应用

为在信号滤波领域发挥离散余弦变换（ＤＣＴ）潜在的优良特性,提出了离散余弦列率滤波的时域卷积算法,引入一种新型的线性相位数字滤波器－离散余弦率滤波器（ＤＣＳＦ）导出了任意长度一维和二维ＤＣＳＦ的设计公式,讨论了这种滤波器在广义标量维纳滤波和倍频程于带滤波中的应用,实验结果表明,ＤＣＳＦ可实现无形波失真的良好滤波效果,ＤＣＳＦ滤波算法简单,其计算量（乘法和加法）仅为采用快速ＤＣＴ（ＦＣＴ）的算法的１／     

A 5.3-GHz 32-bit accumulator designed for direct digital frequency synthesizer

A 32-bit pipeline accumulator with carry ripple topology is implemented for direct digital frequency synthesizer.To increase the throughout while hold down the area and power consumption,a method to reduce the number of the pre-skewing registers is proposed.The number is reduced to 29% of a conventional pipeline accumulator.The propagation delay versus bias current of the adder circuit with different size transistors is investigated.We analyze the delay by employing the open circuit time constant method.Compared to the simulation results,the maximum error is less than 8%.A method to optimum the design of the adder based on the propagation delay is discussed.The clock traces for the 32-bit adder are heavily loaded,as there are 40 registers being connected to them.Moreover,the differential clock traces,which are much longer than the critical length,should be treated as transmission lines.Thus a clock distribution method and a termination scheme are proposed to get high quality and low skew clock signals.A multiple-type termination scheme is proposed to match the transmission line impedance.The 32-bit accumulator was measured to work functionally at 5.3 GHz.     

高分辨率DDS的FPGA设计

直接数字频率合成器DDS在数字通信系统中的地位是非常重要的，其应用包括上下变频、调制解调、软件无线电等。DDS的优点是具有极高的分辨率、频率转换速率快、相位噪声低等；缺点是杂散度抑制比性能差，很难做到-65dB。DDS的实现一般采用查表法，且相位累加器地址到表询地址的映射采用量化方案。又利用FPGA，采用线性插值查表法对。DDS进行了实现。该方案利用了相位累加器的所有有效位，使DDS的性能得到提高，杂散度抑制比达到了-70dB。同时具有硬件资源占用少、设计灵活等优点。     

利用遗传算法辅助设计数字滤波器

介绍了一种改进的遗传算法，并讨论了其特性和运行机理．主要研究了利用此算法辅助设计低通数字滤波器的方法和步骤．仿真实验结果表明，遗传算法用于数字滤波器设计具有良好的优越性和潜在的应用前景     

Study on Optimizing Thermal Energy Storage Capacity for Heat Supply System

Thermal energy storage (TES) can increase the energetic efficiencies and, in many cases, the exergetic efficiencies of thermal energy systems. Steam boiler plant with a violently fluctuating load is a typical example when a steam accumulator is added to it. While the comparatively big first cost constitutes a barrier to the wide use of TES, the cost will notably be reduced through minimizing the necessary thermal capacity of it. The structure and illustrations are given for the computer program designed for performing the optimization. This program was applied to an existing boiler plant equipped with a steam accumulator. The results show that there would have been a big reduction in the necessary capacity, if the design of this steam accumulator had been optimized. Four conclusions have been reached.     

液驱混合动力车辆的优化节能控制算法研究

提出了一种应用液压变压器搭建液驱混合动力车辆的设计结构,阐述了其工作原理.根据液压变压器的节能思想及其数学模型,对其排量及压力调节特性进行分析,得出系统处于能量回收态时,随液压变压器配流盘控制角规律变化的优化参数.此外,根据蓄能器能量回收最大化的优化条件,得出车辆处于不同调节状态时优化节能控制算法.仿真分析得出:车辆处于不同优化工况条件下,液压变压器与蓄能器各个变化参数与优化节能算法的控制关系,该优化节能算法可用于液混车辆实现能量回收最大化.     

基于C8051F020的三电极分析装置设计

设计了一种低成本、高精度的三电极分析装置。此装置主要包括前端模拟电路部分、数字电路处理和上位机界面,利用TLV2262,TLV2264,ICL7650S搭建了前端模拟部分,主控芯片C8051F020完成了电压反馈控制和电流信号的采样及上位机通信。亚铁氰化钾氧化峰实验数据证实此装置运行稳定,可用于类似的实验中。     

基于负载均衡的在线云存储流量调度研究

在线云存储流量的调度问题是当前网络的研究热点。针对在线云存储系统中的文件上传请求调度问题,现有方案很少满足为用户提供不同带宽保证这一需求。针对不同付费级别用户要求不同带宽保证的服务场景,设计了基于请求队列长度的最大权重调度机制以及实际中可用的分布式二次随机选择调度算法,旨在实现系统服务器的流量均衡,同时最大化系统吞吐量。证明了最大权重调度机制能够保证系统稳定性,并且最大化系统吞吐量。实验结果表明,二次随机选择算法能够获得接近于最大权重调度机制的性能,较小的时间延迟和较大的系统吞吐量。其性能优于传统的Round-Robin调度算法。