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《北京邮电大学》 2011年
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一种新型的并行处理机的设计和算法

杨鞠华  
【摘要】:DNA计算是一种模拟生物分子DNA的结构并借助于分子生物技术进行计算的新方法,它开创了以化学反应作为计算工具的先例,具有广阔的应用前景。计算的高度并行性和巨大的存储容量是分子计算机的两种主要的优点,另外还有运算速度快,能量消耗低,抗电磁干扰等优点。但由于分子计算给出所有的解空间,如何使最优解和其他解分离是一个技术性很强的问题,当问题规模较大时“输出瓶颈”成为DNA计算机的主要障碍,因此目前还没有投入实际运行的分子计算机。电子计算已经发展了几十年,精确度高,编程性好。 本文设计出了一种分子式计算的电子方式的并行处理机模型,使用的语言是Verilog HDL,并且已在FPGA平台上综合仿真成功。这个模型在一定程度上结合了分子计算和电子计算的优点。 该模型采用阵列处理机的主要结构以及处理方式,主要包括了控制器、并行存储处理器、并行I/O系统和存储器等部件,主要是实现了独特的控制器和并行存储处理器以及输出系统。控制器设计了一套独特的指令集,包括算术逻辑运算指令和基本的控制指令。并行存储处理器包括并行存储处理阵列、地址变换模块、数据并行输入模块和输出模块四个功能部件,其中并行存储处理阵列是整个并行存储处理器的核心。其他三个单元实现附属功能,用来提高输入输出效率。输出部分实现了可以从大规模的输出解集中分离出最优解。并行存储处理阵列借鉴分子计算的算法思想,采用大规模并行计算,存储与计算一体。地址变换模块和数据并行输入模块是以四值逻辑输入方式通过数据译码器实现并行输入,输出模块使用了二分法和并行查找算法输出最优解。 本文初步实现了一个基于分子计算的并行处理机模型并且仿真成 功,相比以前的设计,本文有以下创新点: 1.本文中设计的运算器不止实现了算术运算,还实现了逻辑运算。 2.本文中的数据输入模块采用双译码器来实现的,这样在处理器规模较大时输出个数相同的情况下可以节省大量输入个数。 3.本文设计不止能分离出零解和非零解,还设计了一种并行查找算法能找出最优值。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP338.6

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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2 帅旗;基于FPGA的全数字锁相环的设计与实现[D];大连理工大学;2013年
【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前7条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
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