基于MicroBlaze的矩阵运算实现技术研究

发布时间：2017-03-30 12:02

  本文关键词：基于MicroBlaze的矩阵运算实现技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着阵列信号处理技术的不断发展，矩阵运算的地位显得越来越重要，应用也变的越来越广泛。矩阵描述让许多工程变的更简洁，矩阵运算也让工程处理变的更有效。现阶段工程应用中实现矩阵运算的方法主要有通用数字信号处理器(DSP)、专用芯片(ASIC或FPGA)以及二者相结合的方法。DSP处理速度慢；FPGA实现逻辑控制较复杂，开发难度大；而FPGA+DSP方案在成本、尺寸、可靠性及可扩展性方面存在不足。 针对该背景，本文提出了基于Xilinx FPGA内嵌的MicroBlaze软核的矩阵运算单元设计方案，其架构为MicroBlaze处理器+自定义协处理器，其中MicroBlaze处理器基于C语言开发，实现矩阵运算算法的逻辑控制，协处理器基于VHDL语言开发，实现矩阵相乘的大量并行乘累加操作。基于MicroBlaze软核的嵌入式系统具有可裁剪、可扩展等优良特性，而协处理器仍然采用VHDL语言并行实现，这样系统设计不仅可以满足高实时性的要求，同时增加了系统设计灵活性，，降低了系统开发难度，在成本、尺寸、可靠性方面也有了很大改善。这对本课题组工程应用以及其他领域矩阵运算处理相关工作具有重要的现实意义。
【关键词】：矩阵运算 FPGA MicroBlaze 协处理器 QR分解
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 图表目录9-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 选题的背景和意义11-12
• 1.2 国内外发展趋势和研究现状12-18
• 1.2.1 矩阵运算的研究现状12-16
• 1.2.2 SoPC 研究现状16-17
• 1.2.3 本课题的研究意义17-18
• 1.3 论文的主要工作和内容安排18-19
• 第2章 MicroBlaze 软核的原理及开发应用19-42
• 2.1 引言19
• 2.2 PowerPC 与 MicroBlaze19-20
• 2.3 MicroBlaze 软核研究20-38
• 2.3.1 逻辑结构21-25
• 2.3.2 总线结构25-36
• 2.3.3 寄存器结构36-38
• 2.3.4 流水线结构38
• 2.4 MicroBlaze 软核开发38-41
• 2.4.1 XPS 与 SDK 介绍39-40
• 2.4.2 设计流程40-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第3章 基于 MicroBlaze 的矩阵运算实现方案研究42-67
• 3.1 引言42
• 3.2 硬件架构设计42-57
• 3.2.1 MicroBlaze 模块44-46
• 3.2.2 协处理器模块46-51
• 3.2.3 GPIO 模块51-54
• 3.2.4 BlockRAM 模块54-56
• 3.2.5 时钟模块56
• 3.2.6 复位模块56-57
• 3.3 系统软件设计57-66
• 3.3.1 矩阵数据获取层57-58
• 3.3.2 矩阵运算逻辑控制层58-59
• 3.3.3 矩阵计算层59-66
• 3.4 本章小结66-67
• 第4章 系统设计在矩阵 QR 分解中的应用67-78
• 4.1 引言67
• 4.2 采用 HouseHolder 变换的 QR 分解67-69
• 4.2.1 HouseHolder 变换67-68
• 4.2.2 采用 HouseHolder 变换的 QR 分解68-69
• 4.3 QR 分解的系统实现69-72
• 4.4 系统性能分析72-77
• 4.4.1 4 维方阵运算72-75
• 4.4.2 5 维方阵运算75-77
• 4.5 本章小结77-78
• 总结与展望78-80
• 参考文献80-83
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单83-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 梁迎春;曹祥建;吴海涛;;基于FPGA的可编程片上系统SOPC[J];肇庆学院学报;2006年05期

2 周宁宁,陈燕例,李爱群;基于FPGA技术的浮点运算器的设计与实现[J];计算机工程与设计;2005年06期

3 陈金强;关永;刘瑾;宁婷;;基于MicroBlaze的公式发现系统研究[J];计算机工程与设计;2009年08期

4 胥凌燕;申敏;;下三角矩阵求逆算法的FPGA实现[J];山西电子技术;2007年06期

5 李涛;张忠培;;矩阵求逆的FPGA实现[J];通信技术;2010年11期

  本文关键词：基于MicroBlaze的矩阵运算实现技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：277040