基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行设计

发布时间：2017-12-18 00:00

  本文关键词：基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行设计

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【摘要】：海量数据实时处理是当今信号处理领域迫在眉睫的任务,对于雷达信号处理系统,大数据实时处理亦是重中之重。传统雷达信号处理系统由于自身限制,已无法满足越来越高的处理性能要求。本文对当前并行处理软硬件技术进行剖析,设计一种基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行处理板卡,并研究其并行性。本文首先综合分析板卡在并行处理能力方面的具体需求,根据需求进行主处理器芯片选型,选定TI公司最新多核DSP TMS320C6678与Xilinx公司Virtex-7系列高性能FPGA XC7VX690T,针对主处理器芯片提出板卡电源模块、时钟模块的具体设计以及相关外围电路设计。其次,分析板卡处理器芯片间的并行性,探讨与并行性密切相关的高速互联技术SRIO、HyperLink和PCIe,通过并行数据流安排以及高速互联技术实现处理器间并行设计。然后,介绍TMS320C6678及其多核同步机制,利用多核并行实现超长点数FFT为例来探讨TMS320C6678的多核并行编程技术。最后,介绍Xilinx公司全新高层次综合工具Vivado HLS,分析其并行优化策略,利用Vivado HLS可以将C、C++、System C等高级编程语言算法直接转化为RTL级代码并在FPGA上实现。本文完成基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行处理板卡硬件设计,并实现基于该板卡的软件并行性分析。探讨当前主流的多核DSP并行编程技术,对超长点数FFT实现结果以及多核DSP并行性能进行分析。利用高层次综合工具Vivado HLS实现对FPGA高效并行开发,以一个FIR滤波器为例,通过并行优化指令,使其运算时间从186个时钟周期提升到3个时钟周期。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51

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本文编号：1302023