基于FPGA的可重构系统的应用

基于FPGA的可重构系统的出现,引发了计算和数字逻辑样式的变革。作为逻辑仿真系统,它的仿真速度比软件仿真要快数个量级;作为用户计算机,它在多种类型的应用实现中获得高效率的系统性能;作为多模式系统,它节省了硬件开支,并提供了真正意义上的通用硬件。     

FPGA芯片内部可重构配置系统设计

设计了可以配置单个逻辑阵列的FPGA芯片内部配置系统结构,提出了可重构配置的电路结构。在现有FPGA芯片结构的基础上,设计了可以根据实际需要有针对性地调整配置操作的系统以及相关的通信协议,使得调试开发过程中的操作时间尽可能缩短。     

基于FPGA的立方星可重构星载处理系统研究

为了以最小代价提高立方星可重构星载计算机的可靠性,提出了一种基于FPGA的立方星可重构星载处理系统架构。首先,在对国内外微纳卫星星载计算机设计特点进行分析的基础上,分别采用基于SRAM架构和基于Flash架构的FPGA作为核心处理模块与外部表决接口模块,兼顾了系统的运算速度与可靠性。其次,针对可重构星载处理系统中所涉及的可重构策略、在线重构技术以及系统同步技术进行了详细设计。最终,基于所设计硬件系统上进行的测试以及在轨的实测数据验证了该架构的可靠性和有效性。     

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。     

可重构体系结构和特征及应用

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。     

可重构计算硬件平台的改进设计

针对现有可重构计算硬件平台配置时间长、灵活性受限的缺陷,提出一种改进设计。基于支持二维重构区域的Virtex-4现场可编程门阵列(FPGA)芯片,使重构模块放置更灵活、芯片面积利用率更高,通过将单片FPGA和外设集成在一块印刷电路板上,使系统的结构更紧凑,利用FPGA内嵌微处理器减轻通信和访存开销。调试结果表明,改进平台灵活性较高、功能和可扩展性更强。     

面向可重构计算系统的模块映射算法

为消除重构时间对可重构计算系统性能的影响,针对多重构模块,提出一种基于动态部分可重构技术的顺序型应用程序模块映射算法。利用动态可重构技术的高效性和灵活性,通过隐藏重构时间,达到减少程序执行时间和提高系统性能的目的。基于JPEG编码测试实例的实验结果表明,运用该算法实现的模块映射方案其程序执行速度是软件实现方式的3.31倍,是硬件方式的2.59倍。     

基于异构可重构计算的AES加密系统研究

随着大数据的发展及加密场景的增多,仅以软件运行的加密方式难以满足加密性能的需求;而使用Verilog/VHDL方式实现的FPGA/ASIC加密系统又存在灵活性较差、维护升级困难等问题。针对上述问题,设计并实现了一种基于异构可重构计算的AES算法加密系统,包含了AES算法ECB、CBC、CTR三种主流模式,每种模式实现了128 bit、192 bit、256 bit三种密钥大小的加密。基于FPGA对模块分别进行了硬件加速,同时基于硬件可重构机制实现了不同模式及不同位宽加密模块的动态切换。通过在Intel Stratix 10上实现并验证该系统,实验结果表明：系统中AES-ECB、AES-CTR、AES-CBC吞吐率分别达到116.43 Gbps、60.34 Gbps、4.32 Gbps,ECB模式相比于Intel Xeon E5-2650 V2 CPU和Nvidia GeForce GTX 1080 GPU分别获得了23.18倍与1.43倍的加速比,整体系统相比纯软件方式的计算加速比达到4.72。     

基于FPGA的AES加/解密算法的可重构设计

高级加密标准(AES)的传统实现方法是对加/解密算法进行单独设计,占用了过多的硬件资源。该文在分析AES加/解密算法机理的基础上,介绍了算法各模块的设计方法,通过分析提取了加/解密算法之间存在的共性,给出算法的可重构设计实例。通过FPGA仿真验证,该方案与传统设计方案相比,减少了资源的消耗。     

可重构计算系统的研究与应用

可重构计算系统既具有在制造后的可编程性．又能提供较高的计算性能和计算密度。对可重构计算系统的基本概念以及系统构成概要介绍的基础上,通过一个实例给出了可重构计算系统的一种快速实现方法,与具有相同功能的其他系统相比．这种系统更灵活和高效。     

一种动态可重构系统的实时任务调度算法

硬件任务的软实时调度是影响动态可重构系统性能的关键因素之一。本文提出了一种基于顶点链表的硬件任务间最小空间调度算法MSSA,该算法将硬件任务按照长、宽及调度时间构成一个三维资源模型,以到达任务与已放置任务在三维空间的邻接度来构建代价函数,获取具有最大代价函数值的放置位置和启动时间,可使任务安排得更紧凑,减小对系统资源的浪费,提高并行度。仿真实验表明,与MSG-4V和Stuffing算法相比,本文算法具有更高的芯片利用率和任务接受率。     

多处理器实时系统可调度性分析的UPPAAL模型

随着多处理器实时系统在安全性攸关系统中的广泛应用,保证这类系统的正确性成为一项重要的工作.可调度性是实时系统正确性的一项关键性质.它表示系统必须满足的一些时间要求.传统的可调度性分析方法结论保守或者不完备,为了避免这些方法的缺陷,提出使用模型检测的方法来实现可调度性分析.提出了一个用于多处理器实时系统可调度性分析的模板,将与系统可调度性相关的部分包括实时任务、运行平台和调度管理模块都用时间自动机建模,并使用UPPAAL验证可调度的性质是否总被满足.符号化模型检测方法被用于推断可调度性,但是由于秒表触发的近似机制,符号化模型检测方法不能用于证明系统不可调度.作为补充,统计模型检测方法被用于估算系统不可调度的概率,并在系统不可调度时生成反例.此外,在系统可调度时,通过统计模型检测方法获取一些性能相关的信息.     

基于LabVIEW RT的多实时任务控制系统

介绍一种基于PXI总线的嵌入式控制器和LabVIEW RT组成多闭环控制系统的方法,阐述了实时系统下,如何解决实时控制和数据采集的矛盾及其软件的实现,描述了利用PLC构成的逻辑控制系统的思想,简单介绍了多功能材料试验机的基本工艺原理及方法.     

Open and Reconfigurable Hypermedia Systems: A Filter-Based Model

The need for open hypermedia systems has been well-argued by various authors. In this paper we discuss the Microcosm model for open hypermedia and show how filters have been used to extend this model both for greater efficiency and to make it totally reconfigurable. This enables users to tailor the functionality of the system to meet their own requirements, for example to select different sets of links, or to add navigation tools. The implementation of a management system for filters is described, and examples of how it has been used to extend the functionality of the model are presented, in particular the use of filters to design and implement a set of navigation tools for Microcosm. This latter case study demonstrates the power and flexibility of the filter-based model since all navigation tools for the system can be implemented as filters. The filter technology is discussed in the context of Microcosm but can be generalised to other hypermedia systems.     

基于构件运算的可重构系统代数模型

可重构系统是指一个系统由构件组成,随着构件被替换以及组合拓扑关系的变化,系统表现出不同的功能.针对可重构系统在形式化和重构建模方面的不足,用代数学方法对可重构构件、构件组合、可重构系统的属性和行为特征进行抽象,把构件组合定义成构件的"运算"实现,结合进程代数中算子的概念,定义了多种构件组合运算,建立了可重构系统的代数模型.在代数模型基础上,提出了重构建模和重构范式,为可重构系统提供理论支持,最后介绍了应用案例.     

多任务CAD系统的执行中心模型

针对直接操纵的多任务CAD系统的实时反馈、并发对话等需求,提出CAD 系统的基于事件驱动的层次化执行中心模型EDHM。该模型遵循对话独立性原则,将执行中心划分为3个层次5大部件,支持连续语义反馈和异步并发对话,并以统一的框架支持顺序和异步交织的交互风格。此模型已被应用到多任务CAD支撑系统OpenDesign的执行中心构造中。实践表明,基于EDHM模型建立的执行中心满足直接操纵和多进程的需求,具有结构上的独立性,易于移植和封装复用。     

RFRTOS:基于Linux的实时操作系统

随着实时应用领域的逐渐扩大,不仅传统嵌入式系统的需求日益紧迫,而且这种情况也渗透到桌面环境.为了满足国内用户在这方面的广泛需求,基于红旗Linux操作系统,开发了RFRTOS实时操作系统.主要从实时调度策略、内核抢占机制、细粒度定时器几方面讨论了RFRTOS的实时支持.实验结果表明,所作改进有效地提高了Linux的调度精度,满足了软实时方面的需求.     

A Framework for Run-time Reconfigurable Systems

We present a framework for run-time reconfigurable systems. The framework provides a methodology and a design representation which allow to plug in different design and implementation tools. Front-end tools cover design capture, temporal partitioning and scheduling; back-end tools provide reconfiguration control, communication channel generation, estimation, and the final code composition. This paper elaborates on two of the framework's main issues: First, we discuss the design representation comprising aspects of the problem, the target architecture, and the communication channels. Second, we present a hierarchical approach to reconfiguration control in multi-FPGA systems.     

融合文本分类的多任务学习摘要模型

文本摘要应包含源文本中所有重要信息,传统基于编码器-解码器架构的摘要模型生成的摘要准确性较低.根据文本分类和文本摘要的相关性,提出一种多任务学习摘要模型.从文本分类辅助任务中学习抽象信息改善摘要生成质量,使用K-means聚类算法构建Cluster-2、Cluster-10和Cluster-20文本分类数据集训练分类器...     

可重构系统中的实时任务在线调度与放置算法

有效的任务调度与放置是发挥可重构计算性能优势的重要因素.针对实时任务在二维可重构器件上的在线调度问题,定义了调度算法完全识别的概念,即算法不会拒绝能够成功调度的任务.提出了新的实时在线调度与放置算法,充分利用了任务的时间信息,实现了完全识别的调度.实验表明,与已有的算法相比,新算法显著地改善了调度效果,而运行开销没有明显增加.