本文關(guān)鍵詞：面向浮點FFT的加速系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 快速傅立葉變換 浮點計算 單路延時反饋 可重構(gòu)多常復(fù)數(shù)乘法器 可重構(gòu)結(jié)構(gòu)

【摘要】：針對目前浮點快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)計算的電路實現(xiàn)方式的不足,本文面向科學(xué)計算領(lǐng)域,以FFT算法為研究切入點,設(shè)計了一種符合IEEE-754浮點標(biāo)準(zhǔn)的面向浮點FFT的加速系統(tǒng)。本文的工作包括兩部分：(1)可重構(gòu)浮點FFT處理器設(shè)計；(2)FPGA硬件系統(tǒng)開發(fā)研究。本文研究了FFT運算的分解方法和硬件實現(xiàn)架構(gòu),提出了基于平衡二叉樹分解算法的Radix-2/22/23/24分解算法,以減少通用復(fù)數(shù)乘法器的個數(shù),最小化需要存儲的旋轉(zhuǎn)因子的數(shù)目；針對FFT架構(gòu)中的常數(shù)乘法器,并基于可重構(gòu)多常數(shù)乘法(Reconfigurable Multiple Constant Multiplication, RMCM)和多常數(shù)乘法(Multiple Constant Multiplication, MCM),給出了面積優(yōu)化的共享常數(shù)乘法器實現(xiàn)；使用臨時數(shù)據(jù)存儲和流水線結(jié)構(gòu)的加速FFT計算。此外,基于10G以太網(wǎng)的硬件平臺,本文設(shè)計的簡易可靠傳輸協(xié)議,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速、可靠的傳輸；針對高速實時數(shù)字信號處理中的大數(shù)據(jù)存取的應(yīng)用背景,實現(xiàn)了基于FPGA的高速DDR3控制器。本文以FPGA驗證為基礎(chǔ),驗證了可重構(gòu)計算陣列的可行性與性能,設(shè)計了支持32～131072點的可重構(gòu)單精度和雙精度浮點FFT加速器,在XC6VSX475T FPGA芯片平臺上驗證了正確性。雙精度浮點FFT加速系統(tǒng)的綜合頻率達(dá)到258MHz,驗證工作頻率為181MHz,占用FPGA35%的LUT資源。比IBM服務(wù)器的FFTW計算131072點FFT的速度快七倍多,并且計算誤差為3.68*10-16,該服務(wù)器搭載16核1862.059MHz CPU和64GB內(nèi)存。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP332

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李笑盈,孫富明,夏宏;浮點加法運算器前導(dǎo)1預(yù)判電路的實現(xiàn)[J];計算機工程與應(yīng)用;2002年21期

2 黎鐵軍;李秋亮;徐煒遐;;一種128位高性能全流水浮點乘加部件[J];國防科技大學(xué)學(xué)報;2010年02期

3 盛利元;全俊斌;;計算機迭代下混沌序列的周期研究[J];計算機應(yīng)用;2010年07期

4 沈涵,陳進(jìn);高性能浮點DSP芯片加法運算單元的研究與設(shè)計[J];通信技術(shù);2003年11期

5 王永;夏宏;;高性能浮點乘法的設(shè)計[J];中國電力教育;2007年S3期

6 ;產(chǎn)品[J];電子設(shè)計應(yīng)用;2007年04期

7 ;德州儀器推出最新Stellaris ARM Cortex-M4F微控制器可提供領(lǐng)先的模擬集成、業(yè)界一流的低功耗及浮點性能[J];電子設(shè)計工程;2011年20期

8 秦瑞杰,李文全,林君;一種新穎的瞬時浮點放大器[J];航空計測技術(shù);1997年04期

9 范繼聰;洪琪;;單雙精度浮點加法的可重構(gòu)設(shè)計研究[J];計算機工程與設(shè)計;2013年11期

10 杜慧敏;馬超;;一種快速浮點乘法單元的設(shè)計與實現(xiàn)[J];西安郵電大學(xué)學(xué)報;2013年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 邰強強;倪曉強;張民選;;基于浮點融合乘加部件的前導(dǎo)零預(yù)測與檢測方法研究[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

2 閔銀皮;倪曉強;邢座程;;多線程向量浮點部件的驗證方法[A];第十五屆計算機工程與工藝年會暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（A輯）[C];2011年

3 陳博文;郭琦;沈海華;;浮點乘加部件的自動化形式驗證[A];第六屆中國測試學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

4 王宏燕;邢座程;鄧讓鈺;;MB64-1浮點部件的設(shè)計[A];第十五屆計算機工程與工藝年會暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（A輯）[C];2011年

5 謝啟華;倪曉強;李少青;劉榮華;張民選;;高性能浮點融合乘加部件中加法/前導(dǎo)零預(yù)測器的流水設(shè)計[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

6 王碧文;彭元喜;楊惠;吳鐵彬;;一種FA的設(shè)計與驗證[A];第十五屆計算機工程與工藝年會暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（A輯）[C];2011年

7 李振虎;倪曉強;李少青;謝啟華;張民選;;浮點融合乘加部件中108位加法器的設(shè)計[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

8 段軍棋;蔣丹;;FFT處理器優(yōu)化設(shè)計[A];現(xiàn)代通信理論與信號處理進(jìn)展——2003年通信理論與信號處理年會論文集[C];2003年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者　 宋家雨;變一周為十三個小時[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2006年

2 廣西 姑蘇飄雪;“呼喚”渲染世界真色彩[N];電腦報;2004年

3 斯諾;PC按誰的規(guī)則玩[N];中國經(jīng)營報;2001年

4 ;有望促生億億次超級計算機[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2010年

5 中國計算機報測試實驗室 王炳晨;1GHz CPU為誰而來？[N];中國計算機報;2001年

6 ;CPU選購新概念[N];中國電腦教育報;2002年

7 本報記者 李勝永;AMD真四核技術(shù)加速電力信息化[N];中國電力報;2007年

8 馬文方;CPU與GPU：誰將主導(dǎo)下一次計算革命？[N];中國計算機報;2008年

9 本報記者 霍光;AMD推土機架構(gòu)揭密[N];中國計算機報;2011年

10 ;安騰2處理器技術(shù)特征分析[N];中國計算機報;2003年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳立前;基于區(qū)間線性抽象域的可靠浮點及非凸靜態(tài)分析[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 姜浩;高精度可靠浮點計算及舍入誤差分析研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 仇冀宏;高性能浮點單元的分析與設(shè)計[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

2 劉劍;基于區(qū)間分析的浮點計算誤差估計與異常檢測[D];華東師范大學(xué);2015年

3 潘宏亮;浮點指數(shù)類超越函數(shù)的運算算法研究與硬件實現(xiàn)[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

4 全俊斌;基于浮點格式的數(shù)字混沌系統(tǒng)周期研究[D];中南大學(xué);2010年

5 李振虎;浮點融合乘加部件設(shè)計分析與尾數(shù)加電路定制設(shè)計[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

6 李振;浮點加減法的模擬驗證[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

7 段瀅;雙精度浮點運算單元的設(shè)計[D];華南理工大學(xué);2012年

8 沈俊;浮點運算加速器的設(shè)計研究[D];浙江大學(xué);2013年

9 宋凱;浮點計算程序誤差分析理論研究及其實現(xiàn)[D];華東師范大學(xué);2015年

10 霍權(quán);高性能浮點乘法單元的設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

，

本文編號：1140469