本文關(guān)鍵詞：面向雷達(dá)應(yīng)用可重構(gòu)處理器中計(jì)算陣列的路由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 可重構(gòu) 信號處理 路由結(jié)構(gòu) 互聯(lián) RASP

【摘要】：可重構(gòu)架構(gòu)是結(jié)合了軟件計(jì)算的靈活性與硬件計(jì)算的高效性于一體的新型計(jì)算架構(gòu),是雷達(dá)信號處理實(shí)現(xiàn)的一種理想方案�？芍貥�(gòu)陣列作為可重構(gòu)系統(tǒng)的計(jì)算核心,路由結(jié)構(gòu)是其流水線的組織者,其效率與靈活性直接影響著系統(tǒng)的計(jì)算性能。路由結(jié)構(gòu)主要是為重構(gòu)計(jì)算單元間提供數(shù)據(jù)交互通道的互聯(lián)結(jié)構(gòu),以及為擴(kuò)寬重構(gòu)陣列應(yīng)用范圍和提升流水線效率而設(shè)計(jì)的旁路數(shù)據(jù)計(jì)算單元與分布式寄存器。其中,互連結(jié)構(gòu)為路由結(jié)構(gòu)的核心部分,旁路數(shù)據(jù)計(jì)算單元與分布式寄存器則是計(jì)算陣列和存儲(chǔ)空間的路由功能擴(kuò)展�；诖�,本文所述路由結(jié)構(gòu)主要集中于互聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而旁路計(jì)算單元以及分布式寄存器的設(shè)計(jì)則分別在陣列以及寄存器設(shè)計(jì)部分進(jìn)行詳細(xì)說明。本文從雷達(dá)核心算子的特征入手,重點(diǎn)研究了核心算子的數(shù)據(jù)流特征,并以此為理論基礎(chǔ)指導(dǎo)可重構(gòu)架構(gòu)研究與算子映射方案研究。首先以核心算子數(shù)據(jù)流特征為理論基礎(chǔ),推導(dǎo)出面向雷達(dá)應(yīng)用的可重構(gòu)處理器RASP雛形。接著對與路由結(jié)構(gòu)相關(guān)的計(jì)算陣列、寄存器組以及互聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開分析,主要包括以下三部分：①針對核心算子計(jì)算類別多樣的處理過程,提出了異構(gòu)陣列多域協(xié)同設(shè)計(jì),使可重構(gòu)陣列支持計(jì)算類別多樣的流水線處理；②針對復(fù)雜大量數(shù)據(jù)輸入陣列對流水線性能制約問題,本文提出差異雙端口數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì)方案,不僅簡化了數(shù)據(jù)傳輸過程而且可以充分滿足流水線數(shù)據(jù)處理需求；③針對傳統(tǒng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)在解決核心算子流水線組織中存在的資源浪費(fèi)、計(jì)算性能差等問題,提出了適用于面向雷達(dá)應(yīng)用的可重構(gòu)處理陣列的多模式互聯(lián)結(jié)構(gòu),這種互聯(lián)結(jié)構(gòu)不僅可以使陣列滿足過程復(fù)雜、算法多樣的數(shù)據(jù)處理需求,也能夠?qū)崿F(xiàn)陣列的高效并行計(jì)算。最后,依據(jù)計(jì)算流程將核心算子處理劃分為多個(gè)階段,并將各階段的計(jì)算拆解為若干個(gè)與陣列規(guī)模適配的基本計(jì)算結(jié)構(gòu)體,循環(huán)映射至陣列后,順次完成計(jì)算。本文通過C模型對RASP架構(gòu)進(jìn)行了功能性驗(yàn)證,并采用TSMC45nm工藝在工作頻率500MHz的條件下進(jìn)行了RTL級性能驗(yàn)證。結(jié)果表明,本文所述的多模式互聯(lián)結(jié)構(gòu)可以大幅提升系統(tǒng)的計(jì)算性能計(jì)算單元利用率(以64K點(diǎn)FFT、1K點(diǎn)128階FIR以及96階矩陣求逆為例,相比主流互聯(lián)結(jié)構(gòu)計(jì)算性能提升了2.38倍～3.4倍,計(jì)算單元利用率提升了1.13倍～2.38倍),較好的完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)。相比當(dāng)前的主流信號處理應(yīng)用可重構(gòu)處理架構(gòu),本文的RASP架構(gòu)不僅具備良好的計(jì)算性能,而且在計(jì)算靈活性以及計(jì)算延展性方面都有著顯著的優(yōu)勢,充分滿足了雷達(dá)信號處理帶來的高性能與強(qiáng)靈活性要求。
【關(guān)鍵詞】：可重構(gòu) 信號處理 路由結(jié)構(gòu) 互聯(lián) RASP
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.51
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 研究背景8-12
• 1.1.1 雷達(dá)信號處理及關(guān)鍵技術(shù)8-11
• 1.1.2 面向雷達(dá)信號處理的可重構(gòu)系統(tǒng)11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究內(nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)14-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)15-18
• 第二章 雷達(dá)信號處理核心子算法特征分析18-30
• 2.1 雷達(dá)核心算子計(jì)算原理及數(shù)據(jù)流分析18-25
• 2.1.1 FFT計(jì)算原理及數(shù)據(jù)流分析18-21
• 2.1.2 FIR計(jì)算原理及數(shù)據(jù)流分析21-23
• 2.1.3 矩陣求逆計(jì)算原理及數(shù)據(jù)流分析23-25
• 2.2 雷達(dá)核心算子數(shù)據(jù)流特征歸納25-28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 第三章 基于算法分析的陣列路由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-46
• 3.1 面向雷達(dá)應(yīng)用的可重構(gòu)系統(tǒng)RASP概述30-31
• 3.2 異構(gòu)陣列多域協(xié)同處理31-34
• 3.2.1 計(jì)算陣列分塊設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.2 異構(gòu)陣列多域協(xié)同設(shè)計(jì)32-34
• 3.3 差異雙輸入端口34-36
• 3.3.1 陣列FIFO設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.2 數(shù)據(jù)緩存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-36
• 3.4 多模式陣列互聯(lián)結(jié)構(gòu)36-45
• 3.4.1 傳統(tǒng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)分析37-39
• 3.4.2 多模式互聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39-43
• 3.4.3 路由方案性能測試及分析43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 核心算子在RASP上的映射實(shí)現(xiàn)46-58
• 4.1 FFT算法映射46-51
• 4.1.1 FFT計(jì)算過程的映射分解46-48
• 4.1.2 子過程映射方案設(shè)計(jì)48-51
• 4.2 FIR算法映射51-53
• 4.2.1 單陣列循環(huán)映射單點(diǎn)計(jì)算52-53
• 4.3 矩陣求逆映射53-57
• 4.3.1 LU分解映射方案53-55
• 4.3.2 三角矩陣求逆映射分析55-57
• 4.3.3 三角矩陣相乘映射分析57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析58-64
• 5.1 面向雷達(dá)核心子算法的可重構(gòu)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證平臺(tái)58-59
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析59-63
• 5.2.1 RASP核心算子計(jì)算性能驗(yàn)真及分析59-62
• 5.2.2 RASP與同類架構(gòu)性能對比62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 本文總結(jié)64
• 6.2 對未來工作的展望64-66
• 致謝66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 碩士階段獲得的研究成果72

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭啟倫;對稱開關(guān)邏輯的三值胞腔陣列[J];電子學(xué)通訊;1980年04期

2 DharmaP.Agrawal;林定基;;高速算術(shù)運(yùn)算陣列[J];電子計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài);1981年08期

3 何國;;高速計(jì)算與小粒度數(shù)據(jù)流陣列[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;1986年05期

4 鄭啟倫,伍國榮;三維陣列細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖的性質(zhì)及其定理[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);1980年02期

5 潘明,姜希莉;三維三值樹型細(xì)胞結(jié)構(gòu)的通用邏輯陣列[J];電子學(xué)報(bào);1983年04期

6 馮丹,張江陵;構(gòu)造高可靠性盤陣列結(jié)構(gòu)的研究[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);1996年03期

7 林勇;羅文堅(jiān);錢海;王煦法;;n×n陣列胚胎電子系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題分析[J];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

8 艾水;;陣列天線結(jié)構(gòu)[J];電子機(jī)械工程;1993年05期

9 陳善繼;張銳戈;吳國慶;陳超;馬英;王濤;;極化敏感陣列及其應(yīng)用研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年05期

10 余愷;印明;宗曉杰;王營冠;王智;;基于壓縮感知的無線陣列及協(xié)同信號處理[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2014年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 馬玉榮;;一維方解石單晶微納陣列結(jié)構(gòu)的可控合成[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第05分會(huì)：無機(jī)化學(xué)[C];2014年

2 魏文博;葛廣路;;金納米棒垂直陣列的制備、表征與應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

3 葉小舟;齊利民;;硫化鋅納米碗陣列的制備及其在傳感方面的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第12分會(huì)場摘要集[C];2012年

4 蔡金光;齊利民;;基于二氧化鈦納米棒陣列結(jié)構(gòu)的自清潔寬波段全方向減反射涂層[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 李宏俊;陳展鵠;李麗玲;;LED陣列失效特性分析及探討[A];海峽兩岸第九屆照明科技與營銷研討會(huì)專題報(bào)告文集[C];2002年

6 毋芳芳;馬小健;馮金奎;錢逸泰;熊勝林;;三維Co_3O_4和CoO@C墻陣列形貌控制,形成機(jī)理以及鋰電性能的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

7 魏志祥;李梅;黃際勇;;導(dǎo)電聚合物納米結(jié)構(gòu)陣列的制備和性能研究[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊）[C];2007年

8 俞國軍;王森;鞏金龍;曹建清;朱德彰;;低能離子束輔助大面積制備納米點(diǎn)陣列[A];2006全國荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

9 鐘留彪;張軍昌;江林;;多功能化等離子體念珠結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 果然;基于中小孔徑陣列的超分辨測向算法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 姜家財(cái);基于成對陣列的多信號檢測與測向算法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 曹佳;端射天線陣列機(jī)理與應(yīng)用研究[D];北京理工大學(xué);2015年

4 楊京;時(shí)間調(diào)制陣列理論與共形陣列技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

5 騰云;大氣壓空氣中百赫茲級納秒脈沖彌散放電的研究[D];華中科技大學(xué);2015年

6 代宇;憶阻器及其交叉陣列在數(shù)據(jù)存取和圖像識別中的應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2015年

7 朱迪夫;通過多元方法構(gòu)造功能性有序微結(jié)構(gòu)陣列[D];吉林大學(xué);2010年

8 肖作毅;微反應(yīng)器中三維有序多孔陣列的制備[D];大連理工大學(xué);2010年

9 段國韜;宏觀尺度納米結(jié)構(gòu)陣列的電化學(xué)合成及其原型器件研究[D];中國科學(xué)院研究生院（合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）;2007年

10 常仁;低副瓣數(shù)字端射陣列組陣研究[D];北京理工大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 歐陽威信;半導(dǎo)體納米棒陣列的制備及其光電性能的測試[D];華南理工大學(xué);2015年

2 李淑彬;基于ZnO納米棒陣列的紫外光響應(yīng)性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

3 胡曉曉;金屬氧化物/二氧化鈦納米管陣列復(fù)合材料制備及其鋰電性能研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 丁江放;耦合微懸臂陣列集體振動(dòng)模的光學(xué)囚禁及冷卻[D];中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所);2015年

5 賈小亞;鎳和氧化鎳有序孔陣列的構(gòu)筑及其性能研究[D];西南大學(xué);2015年

6 彭桃;基于遺傳算法的超聲稀疏陣列成像方法研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 楚東月;復(fù)合靜電吸附陣列的吸附性能研究及應(yīng)用[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2015年

8 凌雪燕;多切口金納米圓環(huán)陣列光學(xué)特性研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

9 李鑫;基于MOS電阻陣列的紅外場景仿真系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2015年

10 張俊波;基于實(shí)測數(shù)據(jù)的陣列校正與測向研究[D];電子科技大學(xué);2015年

，

本文編號：757767