基于FPGA矢量协处理器架构的信号处理机研究

发布时间：2017-05-23 07:27

  本文关键词：基于FPGA矢量协处理器架构的信号处理机研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高速实时信号处理是当代雷达信号处理的一个显著要求,其中往往涉及大量同类型数据相同操作的运算,对此,本文提出采用矢量处理技术和协处理器方式,实现此类数据的并行处理,具体来讲,主要进行了以下研究:首先,通过介绍雷达信号处理流程提取基本处理算法,在对比分析现有雷达信号处理技术的基础上,提出基于矢量协处理器架构的信号处理结构,主要包括取指译码单元、矢量寄存器单元、矢量运算单元、加载存储单元、指令数据Cache单元以及存储管理单元、总线接口单元等。其次,鉴于FPGA技术的特点和矢量处理的优势,在研究分析Alti Vec技术的基础上,利用FPGA设计实现了矢量协处理器,实现了整数型数据和单精度浮点型数据两种类型数据的矢量运算单元的设计以及相关单元的设计。其中,针对浮点运算过程中不可忽视的异常操作问题,结合IEEE 754浮点标准,提出采用带有两位标志位的自定义浮点数据格式,完成了浮点运算模块的设计和仿真。利用设计的基本运算单元可实现矢量处理单元的并行加、减、乘以及矢量乘加,乘和运算等。最后,运用矢量处理的思想,对矩阵乘法、FIR滤波和FFT算法进行了矢量处理分析,并采用矢量指令完成FPGA仿真,并与Matlab输出数据进行对比,证明结果正确,最后采用上述方法完成线性调频信号的脉冲压缩仿真。
【关键词】：FPGA 矢量处理 协处理器
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 选题背景8
• 1.2 本课题相关研究与发展状况8-12
• 1.2.1 矢量处理技术的发展与研究现状8-10
• 1.2.2 协处理器的发展与研究现状10-12
• 1.3 本文研究的主要内容及文章结构12-14
• 第二章 矢量协处理器架构14-20
• 2.1 矢量处理的概念14-15
• 2.2 雷达信号处理的算法类型与特点15-17
• 2.3 矢量协处理器架构17-19
• 2.3.1 矢量协处理器架构分析17-18
• 2.3.2 矢量协处理器的指令集选择18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 矢量处理技术研究20-34
• 3.1 矢量处理中的几个重要问题21-24
• 3.2 ALTIVEC技术研究24-33
• 3.2.1 AltiVec技术简介24-25
• 3.2.2 AltiVec技术指令集以及寻址方式25-27
• 3.2.3 AltiVec寄存器27-32
• 3.2.4 AltiVec技术操作数规定32
• 3.2.5 AltiVec技术Cache，异常，，以及内存管理32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 矢量协处理器运算单元的设计34-50
• 4.1 矢量处理指令分析34-38
• 4.1.1 矢量整型数处理单元指令（VIU）分析34-36
• 4.1.2 矢量浮点数处理单元指令（VFU）分析36
• 4.1.3 矢量元素排列单元指令（VPU）分析36-37
• 4.1.4 加载存储指令37-38
• 4.2 矢量运算单元的设计38-49
• 4.2.1 整型数运算单元的设计38-42
• 4.2.2 单精度浮点数运算单元的设计42-48
• 4.2.3 矢量元素排列单元的设计48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 矢量协处理器的运算功能验证50-72
• 5.1 矩阵乘法50-57
• 5.2 FIR滤波器57-63
• 5.3 FFT算法63-69
• 5.4 脉冲压缩69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 攻读学位期间发表的学术论文77-78
• 附录 指令集78-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 韩正飞;李劲松;潘红兵;李丽;沙金;何书专;;基于FPGA的浮点向量协处理器设计[J];计算机工程;2012年05期

2 史鸿声;;基于PowerPC的雷达通用处理机设计[J];雷达科学与技术;2011年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 周杰;合成孔径雷达数据处理应用的细粒度并行算法与结构[D];国防科学技术大学;2010年

2 杜学亮;定制指令与协处理器加速机制的研究[D];中国科学技术大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 丁星;基于MPC8641D的通用DSP模块研究与实现[D];复旦大学;2009年

2 张素萍;浮点运算单元的研究与设计[D];贵州大学;2009年

  本文关键词：基于FPGA矢量协处理器架构的信号处理机研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：387213