【摘要】：移動(dòng)通信長(zhǎng)久以來(lái)保持著高速發(fā)展,不同種類的信號(hào)處理方式不斷地投入實(shí)際應(yīng)用中。傳統(tǒng)的信號(hào)處理平臺(tái)的軟硬件架構(gòu)都只針對(duì)一種信號(hào)處理業(yè)務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì),因此隨著通信技術(shù)的不斷演進(jìn),對(duì)不同的軟硬件平臺(tái)進(jìn)行維護(hù)的負(fù)擔(dān)將會(huì)愈來(lái)愈重。因此,開發(fā)適用于多種信號(hào)處理場(chǎng)景、能夠同時(shí)進(jìn)行多種任務(wù)處理、具有可裁剪、可擴(kuò)展特性的一體化信號(hào)處理平臺(tái)成為趨勢(shì)。本文展開了具有動(dòng)態(tài)可重構(gòu)特性的一體化計(jì)算平臺(tái)的研究與驗(yàn)證,論文的主要工作包括以下方面:第一,設(shè)計(jì)了具有動(dòng)態(tài)可重構(gòu)特性、采用CPU+FPGA結(jié)構(gòu)的一體化異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu),并闡述了一體化系統(tǒng)的基本工作過(guò)程。介紹了一體化系統(tǒng)的硬件機(jī)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(jì)算核心的FPGA板卡與其管理系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。板卡主要針對(duì)CPU+FPGA異構(gòu)計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì),預(yù)留了豐富的與CPU進(jìn)行互聯(lián)的40G以太網(wǎng)和PCIe接口,并支持動(dòng)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(diǎn)為基礎(chǔ)單元,通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)單元的配置與互聯(lián)實(shí)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(dòng)快速實(shí)現(xiàn)架構(gòu)修改提供基礎(chǔ)支撐。第四,提出了通用的FPGA動(dòng)態(tài)可重構(gòu)規(guī)劃策略,并實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)可重構(gòu)鏈路。動(dòng)態(tài)可重構(gòu)規(guī)劃策略將FPGA劃分為若干獨(dú)立的資源塊,各個(gè)資源塊之間通過(guò)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián),每個(gè)獨(dú)立的資源塊能夠獨(dú)立地進(jìn)行動(dòng)態(tài)重配置。動(dòng)態(tài)可重構(gòu)鏈路實(shí)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(shí)現(xiàn)了FPGA在運(yùn)行期的高效動(dòng)態(tài)配置特性。本文提出了一種一體化異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu),實(shí)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(shí)現(xiàn)提供了參考。
【圖文】：

ATCA機(jī)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN911.7;TN791

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本文編號(hào)：2624184