本文選題：可重構(gòu)處理器　切入點：SoC平臺　出處：《南京大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：sinc插值算法是一種數(shù)字信號或圖像的處理算法,可以從離散的數(shù)據(jù)中構(gòu)造出原始信號,廣泛的應(yīng)用于采樣信號的還原,雷達成像領(lǐng)域的圖像重構(gòu)等領(lǐng)域之中�？芍貥�(gòu)處理器也是當(dāng)下研究的熱點,可以在運行時根據(jù)配置和需求實時配置邏輯器件的狀態(tài),動態(tài)的改變系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu),使芯片兼顧專用集成電路的高性能和軟件可編程的靈活性。本文基于一種可重構(gòu)專用處理器RASP(reconfigurable application specific processor)的SoC設(shè)計平臺,設(shè)計并完成了 一維和二維sinc插值算法的高性能實現(xiàn)。RASP使用粗粒度、靜態(tài)配置的方式,動態(tài)的改變片內(nèi)可重構(gòu)計算單元的互聯(lián)關(guān)系和拓撲結(jié)構(gòu),以資源復(fù)用的方式實現(xiàn)了算法的硬件加速。在充分考慮到sinc插值算法的特性和片內(nèi)資源的情況下,在RASP這個可重構(gòu)SoC設(shè)計平臺上設(shè)計了 一款高精度低硬件復(fù)雜度的sinc插值處理單元,并達到了運算效率的最大化。本文針對sinc插值算法對數(shù)據(jù)的高吞吐率要求,設(shè)計了基于算法特性的數(shù)據(jù)存取模塊,包括兩個源數(shù)據(jù)矩陣的數(shù)據(jù)預(yù)取單元,數(shù)據(jù)計算前的預(yù)處理模塊,以及相對應(yīng)的存儲控制單元和地址產(chǎn)生單元。針對片上存儲資源受限的問題,設(shè)計了乒乓計算模式和大點數(shù)計算模式,既實現(xiàn)了小點數(shù)情況下計算的高效率,也兼顧和支持了大點數(shù)的計算。針對sinc插值算法對除法的高運算要求和RASP內(nèi)部除法器性能嬴弱的矛盾,本文設(shè)計了通分的計算方式,利用可重構(gòu)SoC平臺內(nèi)充足的乘加單元來替代除法運算,實現(xiàn)了硬件實現(xiàn)的高性能和高并行度,同時也兼顧了處理器模塊的高精度和硬件的低復(fù)雜度。最后,基于最先進的UVM驗證方法學(xué)和FPGA原型驗證,本文完成了實際項目的驗證工作,并得到了正確的計算結(jié)果。并針對具體測試內(nèi)容的覆蓋率測試報告和精度測試報告,進行了相應(yīng)的分析。綜合結(jié)果和測試結(jié)果顯示,sinc插值處理器在40nm CMOS工藝下DC綜合后的面積為392820μm2,工作頻率為1 GHz,256階sinc插值的計算時間為0.622ms,結(jié)果的平均誤差為2*10-6,滿足了信號處理的設(shè)計要求,達到了相應(yīng)的技術(shù)指標。
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【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN47

【參考文獻】

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本文編號：1656972