基于FPGA可扩展的Mapreduce架构设计与实现

在基于机群的Mapreduce架构模型基础上,提出了一种基于CPU和FPGA环境、可扩展的Mapreduce架构。通过网络连接和驱动模块,实现了计算机软件与可编程硬件之间的通信,其中,CPU主机主要完成于文件系统的通行,将复杂耗时的运算过程转移到FPGA平台中处理,并引入内部流水线处理过程,大幅度加速了系统运算过程。同时,该架构可将更多的任务扩展到多个FPGA平台,弥补了器件内部存储资源的局限性,提高了系统的性能。此外,软硬件之间的命令、状态等信息交互为管理在FPGA中扩展任务提供了有效途径。实验证明,此架构在大幅提高运算速度的同时,提供了较好的底层设备可扩展性和管理的灵活性。     

云存储环境下文件系统伸缩性研究

在云存储环境下,为解决存储资源利用率问题,服务器端需动态为用户分配存储空间。本文致力于解决如何伸缩系统卷文件系统可识别大小。具体针对NTFS文件系统卷,重点介绍NTFS文件系统关于容量管理的重要数据结构,设计并实现根据用户申请的磁盘空间大小,自动伸缩系统卷的工具。实验表明:该工具能够在无数据损坏的前提下快速扩展或缩小系统卷文件系统识别的大小。     

FPGA及动态可重构技术在软件无线电中的应用

介绍了将现场可编程门阵列(FPGA)专用硬件处理器集成到软件通信体系结构(SCA)中的机制,实现了动态部分可重构技术在软件无线电(SDR)硬件平台中的应用,有效地缩短系统开发周期,提高了硬件资源的利用率.     

基于现场可编程门阵列的新型可编程逻辑控制器在线调试技术

针对基于现场可编程门阵列(FPGA)的新型可编程逻辑控制器(FPGA based PLC)的在线监控问题,提出了泛化的基于FPGA技术对嵌入式片上系统(SoC)进行在线监控的方法。该方法设计了一个FPGA片上通信系统,系统内部固化基于UART的ModBus通信协议栈,通过串口与计算机上位机进行通信;采用双口RAM(DRAM)作为与监控对象间共享的数据缓存区,通过中断机制实现缓存数据的同步交换。性能分析结果表明,该方法将SoC处理监控通信的时间百分比降低至0.002%,确保了监控数据传送的实时性,且使SoC能够获得更佳控制性能。在Altera的cycloneⅡ系列芯片开发板上验证了方案的可行性。     

利用FPGA改进超声波测距模块设计

为了提高测量精度和系统性能,将现场可编程门阵列 (FPGA)技术用于超声波测距模块设计,测量精度达到 2. 5mm,抗干扰能力强,具有良好的应用价值。     

CT 图像重建加速的几种方法

CT 图像重建速度是衡量CT 系统的重要指标之一。论文针对滤波反投影算法综述了当前国内外的重建加速技术,阐述了普通PC 上的加速方法,通过构建集群系统进行并行重建的方法,采用多个DSP 连接成并行计算模块的加速方法,基于现场可编程门阵列(FPGA)的并行重建方案,采用GPU 图像卡实现图像重建,采用细胞宽带引擎(CBE)的图像重建方案。在应用性能方面分析了各种加速方法的优缺点。     

FPGA布线算法优化

现场可编程门列阵(Field Programmable Gate Array,FPGA)是通过可编程互连接的可配置逻辑块(Configurable Logic Block,CLB)矩阵构成的可编程半导体器件,在电子产品设计及电子产品生产等方面具有广泛的应用.FPGA布线算法是整个EDA系统性能的决定性因素,这里对FPGA布线的Dijkstra算法进行了优化,大大加快了布线速度.     

MicroBlaze处理器的PetaLinuX操作系统移植

引言随着FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)技术的迅速发展,SOPC(System On a Pro-grammable Chip,可编程片上系统)作为一种特殊的嵌入式微处理器系统,已逐渐成为一个新兴的技术方向。SOPC融合了SoC和FPGA各自的优点,并具备软硬件在     

一种应用在系统可编程逻辑器件MACH优化弹上计算机测试仪设计的方法

介绍一种既有可编程逻辑器件(PLD)的性能与特点,又有现场可编程逻辑阵列(FPGA)的高密度和灵活性特点的在系统可编程逻辑器件--MACH器件,并以对某型号导弹计算机单项测试为例,说明了应用MACH优化设计测试系统的方法要点.     

FPGA在数字信号处理平台中的应用

信号采集和回放的模块化设计成为现代数字信号处理系统实现的一个趋势,随着集成电路工艺水平的不断发展,现场可编程门阵列芯片(FPGA)和数字信号处理芯片(DSP)性能不断提高,为系统的模块化设计提供了器件保证.本文结合某雷达干扰机的高速数据采集和回放模块,介绍了Xilinx Virtex-Ⅱ系列FPGA芯片的主要特性,并论述了其在该模块中的应用,使得该模块具有良好的灵活性和通用性.     

一种性能优化的小文件存储访问策略的研究

在分布式文件系统中,小文件的管理一般存在访问性能较差和存储空间浪费较大等缺点.为了解决这些问题,提出了一种性能优化的小文件存储访问(SFSA)策略.SFSA将逻辑上连续的数据尽可能存储在物理磁盘的连续空间,使用Cache充当元数据服务器的角色并通过简化的文件信息节点提高Cache利用率,提高了小文件访问性能;写数据时聚合更新数据及其文件夹域中的相关数据为一次I/O请求写入,减少了文件碎片数量,提高了存储空间利用率;文件传输时利用局部性原理,提前发送批量的高访问率的小文件,降低了建立网络连接开销,提升了文件传输性能.理论分析和实验证明,SFSA的设计思想和方法能有效地优化小文件的存储访问性能.     

Scalable network file systems with load balancing and fault tolerance for web services

Because of the rapid growth of the World Wide Web and the popularization of smart phones, tablets and personal computers, the number of web service users is increasing rapidly. As a result, large web services require additional disk space, and the required disk space increases with the number of web service users. Therefore, it is important to design and implement a powerful network file system for large web service providers. In this paper, we present three design issues for scalable network file systems. We use a variable number of objects within a bucket to decrease internal fragmentation in small files. We also propose a free space and access load-balancing mechanism to balance overall loading on the bucket servers. Finally, we propose a mechanism for caching frequently accessed data to lower the total disk I/O. These proposed mechanisms can effectively improve scalable network file system performance for large web services.     

动态重构硬件加速中的性能开销建模

近年来,随着可重构计算方法和可重构硬件特性的不断演进,基于FPGA动态部分重构技术构建运行时可重构加速器已经成为解决传统加速器设计中硬件资源限制问题的重要途径.然而,区别于传统静态重构加速器,FPGA的动态重构开销是影响硬件加速整体性能的重要因素,而目前尚缺少能够在可重构硬件设计的早期阶段进行动态重构开销精确估算的相关...     

基于混合编码的FPGA系统配置文件压缩算法

随着集成电路制作工艺的提升,FPGA可重构资源数量不断增加,导致配置文件体量过大从而引起配置过程耗时较长.针对这个问题,提出了一种基于混合编码的配置文件压缩算法MH-RLE.该算法根据二进制配置文件中“0”和“1”的分布特点,首先,采用RLE定长压缩方法对其进行压缩;然后,采用Huffman编码解决RLE定长压缩计数位“空零”问题;最后,使用提出的掩码方式进行二次压缩以进一步提升压缩率.实验结果表明:MH-RLE的平均压缩率为49.82%,相较于其他6种压缩算法其压缩率均有不同程度的提升,最多可提升12.4%.     

TridentFS: a hybrid file system for non‐volatile RAM,flash memory and magnetic disk

A hybrid file system with high flexibility and performance, called Trident file system (TridentFS), is proposed to manage three types of storage with different performance characteristics, that is, Non‐Volatile RAM (NVRAM), flash memory and magnetic disk. Unlike previous NVRAM‐based hybrid file systems, novel techniques are used in TridentFS to improve the flexibility and performance. TridentFS is flexible by the support of various forms of flash memory and a wide range of NVRAM size. The former is achieved on the basis of the concept of stackable file systems, and the latter is achieved by allowing data eviction from the NVRAM. TridentFS achieves high performance by keeping hot data in the NVRAM and allowing data evicted from the NVRAM to be parallel distributed to the flash memory and disk. A data eviction policy is proposed to determine the data to be evicted from the NVRAM. Moreover, a data distribution algorithm is proposed to effectively leverage the parallelism between flash memory and disk during data distribution. TridentFS is implemented as a loadable module on Linux 2.6.29. The performance results show that it works well for both small‐sized and large‐sized NVRAM, and the proposed eviction policy outperforms LRU by 27%. Moreover, by effectively leveraging the parallelism between flash memory and disk, the proposed data distribution algorithm outperforms the RAID‐0 and a size‐based distribution method by up to 471.6% and 82.6%, respectively. By considering the data size and performance characteristics of the storage, the proposed data distribution algorithm outperforms the greedy algorithm by up to 15.5%. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于NANDFlash的文件系统设计与实现

针对JFFS2文件系统挂载时问过长、占用系统内存过多的缺点,提出一种基于NAND闪存芯片的文件系统。借鉴JFFS2和磁盘文件系统的相关方法,介绍挂载实现过程。挂载测试结果表明,该系统的装载性能高于JFFS2文件系统,具有合理性和可行性。     

基于磁光虚拟存储系统的文件调度算法

基于光盘库的Hadoop分布式文件系统（HDFS光盘库）在单位存储成本、数据安全性、使用寿命等方面非常符合当前大数据存储要求，但是HDFS不适合存储大量小文件和实时数据读取。为了使HDFS光盘库能更好地运用到更多大数据存储场景，本文提出一种更加适合大数据存储的磁光虚拟存储系统（MOVS, Magneto-optical Virtual Storage System）。系统在HDFS光盘库与用户之间加入磁盘缓存，并在磁盘缓存内通过文件标签分类、虚拟存储、小文件合并等技术将磁盘缓存内小文件合并为适合HDFS光盘库存储的大文件，提高系统的数据传输速度。系统还使用了文件预取、缓存替换等文件调度算法对磁盘缓存内文件进行动态更新，减少用户访问HDFS光盘库次数。实验结果表明，MOVS相对HDFS光盘库在响应时间和数据传输速度方面得到很大改善。     

并行文件系统中Disk Cache一致性协议及其性能分析

本文在并行文件系统中引入ｄｉｓｋｃａｃｈｅ多复本技术，从而为并行计算机提供高性能的文件系统．对于ｄｉｓｋｃａｃｈｅ多复本间数据一致性维护，本文提出了“主从式”和“对称式”两类方法，并从其应用的通用性角度，基于等概率模型，对各类方法以及ｄｉｓｋｃａｃｈｅ单复本系统进行了性能分析和比较．     

可重构体系结构的特征及应用

文章介绍了可重构体系结构的概念、特征和应用。着重介绍了可重构体系结构的分类及其适用领域,可重构计算系统的总体结构特征和可重构处理单元RPU的结构特征,对基于FPGA的可重构系统和其他可重构系统进行了比较,并总结了当前可重构体系结构的优点以及存在的问题。     

Grid VFS中代理管理客户端磁盘缓存的设计与实现

设计并实现了在网格虚拟文件系统Grid VFS客户端采用代理管理磁盘缓存来隐藏网络延迟，提高网格数据利用率。此方法扩展了虚拟化分布式文件系统，提高了对网格资源有效完整的数据访问。在Grid VFS中，客户端代理动态地产生和管理磁盘缓存，每一个未修改的应用程序和OS都能应用，支持write-back策略、文件系统之间缓存的共享以及磁盘缓存的多级化，通过用户级VFS可以完整的集成到网格应用程序和资源中，从而提高了网格数据的访问性能。