面向DSP应用的可重构计算

DSP应用的特点是计算密集并适合并行处理,传统的可编程处理器与ASIC在性能和灵活性上各有优劣.因此出现了一种新的计算模式-可重构计算.由于它能将效率和灵活性很好地结合在一起,故正得到广泛的关注和研究.本文在介绍可重构计算的概念和分类的基础上,着重讨论了一些主流的可重构计算系统,分析了各类系统应用于DSP的特点,对可重构计算在计算模型,编译器,映射技术以及开发环境等方面的现状和趋势进行了探讨,并给出了自己的思考.     

可重构计算及可重构编译技术研究

可重构计算是未来高性能计算的发展趋势,它兼具了通用计算的灵活性和专用计算的高效性,充分利用系统资源的同时,又能发挥应用程序的效率。可重构编译是推广可重构计算的关键技术,可重构编译系统能够为传统的软件编程人员提供一个体系结构透明的开发平台,并让用户真正灵活利用可重构计算平台。     

动态可重构技术浅述

动态可重构技术可以利用可重配置硬件的灵活性,使可重配置硬件不同时刻完成不同的功能.分析表明,通过对可重配置硬件的复用进而扩大硬件的等效规模,可以节省硬件资源的面积、输入/输出管脚和系统的功耗等.研究了动态可重构技术包含的内容,讨论了动态可重构系统设计过程中需要考虑的问题并描述了其发展趋势.     

基于流水线技术的可重构体系结构的研究与设计

目前,FPGA动态可重构技术大部分基于常规的SRAM FPGA平台,其主要的应用还停留在静态系统重构.真正意义上的动态重构系统由于其功能的连续性会受到重构时隙的影响,还处于研究阶段.重构时隙是实现动态重构系统的瓶颈问题.利用流水线技术和可重构技术,提出了一种动态可重构体系结构;采用AES算法对其进行仿真验证.结果表明,该结构有效地解决了动态重构系统中的重构时隙问题,可很好地应用到高速可重构体系结构设计中.     

一种新的图像处理系统的研究

针对当前图像处理系统存在的处理性能和系统灵活性等问题,提出了一种采用可重构技术和图像并行处理技术实现的图像处理系统。研究了动态可重构技术理论及可重构系统的特点,并且研究了图像并行处理系统的设计及算法实现的方法,分析了目前图像处理系统中存在的问题,利用FPGA(Field)可以多次重复配置的特性,设计了可重构图像并行处理系统。同时,在研究了分布式算法的基础上,实现了图像处理算法。设计了采用多IP核实现图像并行处理系统。系统可以根据计算任务的不同,并同时考虑到并行处理系统负载平衡性,设置不同的计算节点数量,达到了既能够满足系统的需求,又可以节约硬件成本的效果。通过实验,验证了系统的可行性。     

基于动态可重构计算技术的高清视频研究

首先介绍可重构技术以及基于过程级的动态可重构计算技术,阐述对动态可重构技术研究的理论价值,接下来介绍高清视频的标准和在社会生活中的应用,进一步介绍目前高清视频最先进的标准之一H.264,阐述国内外相关研究近况,为高清视频技术提供一种新的解决方向进行探讨.     

基于多流水线的可重构系统

介绍一种采用多条运算流水线技术的粗粒度动态可重构计算系统．使得能够在时间维和空间维上同时开发算法的循环级并行性。在此基础上研究了可重构器件的细织结构形式以及面向动态可重构的互连网络．并给出了在该系统上求解一般问题（如FIR）的重构与执行过程。最后，为实现算法到结构的自动化映射而初步建立了协同编译器框架并展望了在系统中融合向量技术的前景．     

基于种类-位置模型的可重构资源指派方法

在基于指令集动态可扩展技术的可重构指令集处理器研究中,如何有效使用系统的可重构资源,将很大程度上影响扩展得到的定制指令的功能实现,进而影响系统性能的优化效果.本文针对可重构资源的利用问题,首先设计了一种可重构资源模型,该模型弱化了可重构资源的功能和数量属性,主要提供其种类和位置属性,并能够以此计算资源使用的时间属性.基于此模型,本文将图论中的图着色问题进行扩展,引入多遍着色的思想,提出了一种针对粗粒度可重构资源的资源指派算法,该算法将可重构资源的指派等价为一个图多遍着色问题,通过模型提供的属性参数和限制条件完成指派过程.实验结果验证了算法的有效性,并揭示了资源使用中的规律性,对提高资源利用率和系统性能具有一定的指导意义.     

基于XC6200的可重构处理器设计

本文讨论一种针对图像信息处理应用的可重构处理器设计与实现.该处理器采用DSP+FPGA的混合计算结构,既具有制造完成后的可编程性,又能提供较高的计算性能,可适用多种实时图像信息处理应用的需要.文中还对动态重构的实现及可重构芯片设计等问题进行了较为深入的讨论,并用设计实例论证了作者的设计思想.     

频率可重构超宽带天线研究

超宽带天线和可重构天线是当今天线领域研究的热点。将可重构天线技术应用到超宽带天线设计中,讨论了频率可重构超宽带天线的设计思路。以印刷单极子椭圆天线为原型,给出了两个可重构天线的具体结构,并对天线进行了可重构带阻设计,避免与相关频段之间的干扰。仿真结果表明:重构后天线Ⅱ的低频获得了扩展,其相对尺寸的长和宽分别减小到最大工作波长的0.116倍和0.087倍,工作频段为0.174~10.9GHz,可重构阻带为5.1~5.95GHz,带宽比可高达62:1.     

Study of key technology for reconfigurable satellite platform supporting network interconnection

Reconfigurable satellite platform is a new spacecraft design concept.The application of distributed computing in reconfigurable integrated satellite platform was studied,the standard mechanical interface,electrical interface for the separation or separation between main platform and a variety of payloads to form a new combination and achieve the expansion of platform functions and efficient use was proposed.Including the security control protocol,scalable design,distributed computing and management models and other aspects of a detailed design,the key technologies of reconfigurable integrated satellite platforms supporting network interconnection were studied to meet the existing communications,remote sensing and navigation satellites’ needs.It will be promoted for the spacecraft design to the integrated business and in the orbit reconfiguration direction of continuous development,which will enhance the stability of the orbit operation,survivability and maintainability and provide a reliable technical foundation for the world of integrated network research.     

DReAC:一种新型动态可重构协处理器

本文提出了一种应用于数据并行和高密度计算任务的新型动态可重构协处理器——DReAC.DReAC可以独立地以并行或流水工作模式重构协处理器内部数据路径,完成主处理器分配的任务.DReAC由全局控制器、计算阵列和阵列数据缓冲区三部分组成.文中简要介绍了DReAC系统模型,并使用该模型模拟了部份典型算法在DReAC中的实现.仿真结果表明,在典型的多媒体和信号处理应用中,DReAC能够达到通用处理器的10倍以上的速度,甚至在某些应用中远优于其他可重构处理器的性能.     

基于无线传感器的普适计算系统安全性探讨

普适计算的发展加速了计算模式的革新,但安全性方面的挑战成为制约其发展的瓶颈。信息安全对以嵌入式控制为主的普适计算系统的正常工作有着重要意义。由于隐秘通道存在着私人信息泄漏的可能,而规避周界安全的隐秘通道技术的研究尚未得到应有的重视。文中提出基于无线传感器的隐秘通道安全技术,以一种无法被其它系统所探知的方式,对无线传感器参数数据进行优化调整,以可见的数据加密方式,实现隐秘通道传送,为确保普适计算系统的信息安全提供了参考。     

Reconfigurable Computing for Digital Signal Processing: A Survey

Steady advances in VLSI technology and design tools have extensively expanded the application domain of digital signal processing over the past decade. While application-specific integrated circuits (ASICs) and programmable digital signal processors (PDSPs) remain the implementation mechanisms of choice for many DSP applications, increasingly new system implementations based on reconfigurable computing are being considered. These flexible platforms, which offer the functional efficiency of hardware and the programmability of software, are quickly maturing as the logic capacity of programmable devices follows Moore's Law and advanced automated design techniques become available. As initial reconfigurable technologies have emerged, new academic and commercial efforts have been initiated to support power optimization, cost reduction, and enhanced run-time performance.This paper presents a survey of academic research and commercial development in reconfigurable computing for DSP systems over the past fifteen years. This work is placed in the context of other available DSP implementation media including ASICs and PDSPs to fully document the range of design choices available to system engineers. It is shown that while contemporary reconfigurable computing can be applied to a variety of DSP applications including video, audio, speech, and control, much work remains to realize its full potential. While individual implementations of PDSP, ASIC, and reconfigurable resources each offer distinct advantages, it is likely that integrated combinations of these technologies will provide more complete solutions.     

云计算环境下信息安全体系架构研究

随着云计算应用逐步深化和云计算技术在成本节省、效率提升等方面的优势,云计算已成为信息系统建设的新阶段。但在信息安全设计方面,存在安全建设标准滞后问题,现有标准在制定时主要面向的是静态具有固定边界的系统环境。本文结合项目经验,从成熟度、可行性角度出发,研究云计算环境下信息安全建设所面临的新安全风险,并对比现有等级保护技术要求,探索研究出了一种新的云计算信息安全体系架构,并在现有安全技术标准基础上提出针对云安全的补充建设方案,为云计算信息安全设计提供参考。     

Adaptive computing’s impact?

“We're coming upon a sea change in the world of semiconductors,” says Nick Tredennick, former designer of the Motorola 68000 microprocessor, which powered the Apple Mac in the 1980s and early 90s. “There are compelling advantages to reconfigurable chips in terms of performance and power consumption.” The momentum for adaptive computing is a result of advances in special high-speed memory chips called static ram, or S-RAM chips that make it possible to imitate the entire hardware circuits of a processor on a single chip. In adaptive computing, chip wiring would be reconfigured on the fly by software altering the circuitry’s information pathways. Reconfigurable chips may offer speed, cost and energy-saving advantages, and allow for quicker product design cycles. And the ability to combine the functions of many chips into one would be particularly desirable in making smaller, lighter and more energy-efficient portable computing and communications devices. Cellphones that could work worldwide; portable computers that use suitable radio frequency and wirelessly, automatically connect to the Internet, or consumer electronics gadgets able to adjust to each new technical standard in digital sights and sounds, offer enormous attractions with upgrades as easy as downloading the latest circuit design from the Internet. The fixed-circuit approach needs templates, or masks at $1m for each new circuit, making it difficult for product designers to quickly adapt to changing markets and technology formats. But for an adaptive circuit, that investment is not unreasonable. Reconfigurable chip design has several dozen start-ups (eg QuickSilver, and GateChange Technologies), as well interesting the giants. Intel, IBM, Infineon, Motorola and Texas, have all moved into both acquisition and spin-off. Infineon acquired Morphics Technology (reconfigurable circuits for wireless digital telephone networks). Royal Philips Electronics acquired Systemonic, (reconfigurable chips for wireless data applications). Motorola invested in Morpho Technologies (reconfigurable circuits for wireless, imaging and multimedia applications). HP research laboratories has spun off two adaptive companies, Synfora (Program-In Chip-Out PICO) and Elixent (Reconfigurable Algorithm Processing RAP). Reconfigurable looks as if its coming to stay.This is a short news story only. Visit www.three-fives.com for the latest advanced semiconductor industry news.     

基于可重构核的FPGA电路设计

电路系统的自适应性、紧凑性和低成本 ,促进了在嵌入式系统中软硬件的协同设计。在线可重构FPGA不仅可以满足这一要求 ,而且在可编程专用电路系统设计的验证及可靠性等方面有着良好的应用 ,文中介绍了可重构 FPGA的实现结构及评估方法 ,提出以线性矢量表征可重构 FPGA及其可重构核的研究模型 ,以及基于可重构核的模块化设计 ,认为面向分类的专用类可重构 FPGA应当是现阶段可重构 FPGA的研究主题。     

基于高性能密码实现的大数据安全研究

现如今,信息技术发展主要基于大数据计算,发展趋势是人工智能技术.在诸多计算模式下,比如边缘计算模式、云计算模式,应用大数据处理技术,可为经济发展发挥一定的推动作用,不过也有一定的安全风险.文章对大数据安全逻辑架构进行了分析,对大数据安全的快速实现进行了探讨,以期为相关研究提供借鉴.