【摘要】：移動通信長久以來保持著高速發(fā)展,不同種類的信號處理方式不斷地投入實際應(yīng)用中。傳統(tǒng)的信號處理平臺的軟硬件架構(gòu)都只針對一種信號處理業(yè)務(wù)進行設(shè)計,因此隨著通信技術(shù)的不斷演進,對不同的軟硬件平臺進行維護的負擔(dān)將會愈來愈重。因此,開發(fā)適用于多種信號處理場景、能夠同時進行多種任務(wù)處理、具有可裁剪、可擴展特性的一體化信號處理平臺成為趨勢。本文展開了具有動態(tài)可重構(gòu)特性的一體化計算平臺的研究與驗證,論文的主要工作包括以下方面:第一,設(shè)計了具有動態(tài)可重構(gòu)特性、采用CPU+FPGA結(jié)構(gòu)的一體化異構(gòu)計算系統(tǒng)架構(gòu),并闡述了一體化系統(tǒng)的基本工作過程。介紹了一體化系統(tǒng)的硬件機箱架構(gòu)、CPU軟件架構(gòu)和FPGA邏輯架構(gòu)。第二,完成了以ZYNQ為計算核心的FPGA板卡與其管理系統(tǒng)的的設(shè)計與實現(xiàn)。板卡主要針對CPU+FPGA異構(gòu)計算進行設(shè)計,預(yù)留了豐富的與CPU進行互聯(lián)的40G以太網(wǎng)和PCIe接口,并支持動態(tài)可重構(gòu)特性,提供充足的比特流緩存以及高速配置接口。第三,提出了一種基于Chisel的通用數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)描述方法。以通用、可重載、可伸縮的基礎(chǔ)交換節(jié)點為基礎(chǔ)單元,通過對基礎(chǔ)單元的配置與互聯(lián)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)。該方法能夠快速完成數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)的描述與部署,為根據(jù)需求和算法變動快速實現(xiàn)架構(gòu)修改提供基礎(chǔ)支撐。第四,提出了通用的FPGA動態(tài)可重構(gòu)規(guī)劃策略,并實現(xiàn)了動態(tài)可重構(gòu)鏈路。動態(tài)可重構(gòu)規(guī)劃策略將FPGA劃分為若干獨立的資源塊,各個資源塊之間通過數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián),每個獨立的資源塊能夠獨立地進行動態(tài)重配置。動態(tài)可重構(gòu)鏈路實現(xiàn)了資源塊配置的排序與高速配置接口。規(guī)劃策略與重構(gòu)鏈路共同實現(xiàn)了FPGA在運行期的高效動態(tài)配置特性。本文提出了一種一體化異構(gòu)計算系統(tǒng)的架構(gòu),實現(xiàn)了用于一體化系統(tǒng)的FPGA板卡,提出了用于快速迭代的一致性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述方法,具有工程意義,為一體化系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了參考。
【圖文】：

ATCA機箱系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入與輸出均從數(shù)據(jù)交換

CPU板卡結(jié)構(gòu)圖
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN911.7;TN791

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3 李顯寧;鐘誠;;異構(gòu)計算環(huán)境下并行任務(wù)調(diào)度算法研究進展分析[A];2006年全國理論計算機科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

4 秦濟龍;牛峗;烏力吉;張向民;李樹國;;一種高速網(wǎng)絡(luò)報文處理器設(shè)計淺析[A];第十六屆計算機工程與工藝年會暨第二屆微處理器技術(shù)論壇論文集[C];2012年

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