收藏本站
《浙江大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

可重构计算相关技术研究

孙康  
【摘要】: 可重构计算技术结合了通用处理器和ASIC两者的优点,既能够提供硬件的高效率又具有软件的可编程性,近年来已成为研究的热点。可重构系统的特点使它适合于计算密集型的大数据量处理任务,但是,由于应用领域不同,如何针对某个特定的应用领域设计一个优化的可重构结构是一个至关重要问题。另一方面,面向可重构系统的设计自动化研究仍是一个亟待解决的问题,现有的可重构开发系统编程模型复杂,自动化程度低,针对可重构系统的特点,需要研究开发支持自动任务划分,算法映射和设计优化的工具。 本文围绕可重构系统任务划分、算法映射、可重构系统配置空间搜索、可重构计算系统结构和可重构系统在高性能计算领域的应用这几个方面进行了如下创新工作: (1)分析了动态可重构系统执行任务时的开销,提出了一种面向动态可重构系统多目标优化的任务时域划分算法——MOTPA,在可重构硬件资源约束条件下,将任务的数据流图划分成数个子模块。使用加权方法将子模块中操作执行时间和模块间数据通信引起的延时统一为划分代价,根据每种延时在总代价中所占比例来选取优化的方向。并且通过建立就绪列表的方法,避免了划分过程中出现死锁问题,保证了各个操作正确的执行顺序。理论分析和实验结果表明,MOTPA算法可以在O(|V|~2+|V||E|)时间内(|V|为数据流图节点数,|E|为边数)找到一个可行的划分方案,能有效地提高应用算法在动态可重构结构上的执行效率。 (2)提出了基于模拟退火的面向粗粒度可重构阵列的任务映射方法。为使映射方法不依赖于任何具体的可重构结构,首先定义了描述可重构系统的结构特征参数,并提出了可重构结构的参数化描述模型。参数模型既能反映可重构系统的结构特征,又能反映可重构结构的层次性,具有良好的灵活性,能够描述不同类型的二维网格型可重构系统结构。在此基础上,设计了基于模拟退火的粗粒度可重构阵列任务映射方法,该方法以任务的数据流图描述和可重构系统参数描述模型为输入,根据系统描述的约束条件,产生一个初始映射,然后通过迭代优化,获得较好的映射结果。 (3)研究了部分可重构系统,分析了配置序列对部分可重构系统性能的影响,提出了在部分可重构系统配置空间中搜索最优配置序列的算法。在应用算法分割成多个任务的前提下,通过建立部分可重构系统任务执行模型,给出了任务在系统上执行代价的目标函数。根据部分可重构系统中,任务执行和配置可重叠的特性,给出了配置切换代价计算方法。在此基础上,设计了基于动态规划的配置空间搜索算法,算法可以在O(nm~2)(n为任务数,m为每个任务最大可选配置数)时间内搜索出使目标函数取得最小值的最优配置序列。结果表明,合理地选择配置序列,可以有效提高算法在部分可重构系统上的执行效率。 (4)进行了可重构系统体系结构方面研究。设计了一个原型系统——异步可重构密码引擎(ARCEN)。并且,为了更好开展可重构体系结构研究,设计并开发了一个面向网格型可重构阵列的模拟器——JRSim。因为模拟器中计算单元结构可以灵活改变,能够自行增添专用指令,也可以自定义各种总线结构,所以,借助高级语言开发的模拟器可以实现原型计算系统的快速建模,方便验证评价可重构体系的性能。 (5)为了研究可重构系统对于计算任务的加速性能,开展了可重构系统应用研究,包括:基于ARCEN平台的密码算法映射研究;基于JRSim模拟器的矩阵乘法实现研究;基于FPGA的RS隐写分析算法实现研究。这三方面工作分别涵盖了专用可重构系统(ARCEN),粗粒度可重构系统(JRSim)和通用可重构系统(FPGA)的应用研究。其中矩阵乘法实现和RS算法实现都给出了具体的实验结果数据,从数据分析可以看出,可重构计算与传统的软件实现方案相比,具有很明显的性能优势。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP311.52

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 吴巨红;陈曾平;张银福;;基于平台的可配置计算及其在自动目标识别中的应用[J];信号处理;2010年08期
2 陈乃金;江建慧;陈昕;周洲;徐莹;潘诚;;动态可重构系统的时域划分及其行为级算法的定量分析[J];小型微型计算机系统;2011年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陆雯青;基于多类型运算单元的动态可重构基带处理架构与电路设计方法研究[D];复旦大学;2011年
2 王侃文;领域专用可重构计算结构研究[D];复旦大学;2011年
3 刘彦;异构多核片上系统的任务调度及应用研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 王玉良;面向密码算法的粗粒度可重构结构研究与设计[D];解放军信息工程大学;2010年
2 任麒斌;局部动态可重构硬件框架和开发方法研究[D];杭州电子科技大学;2010年
3 张开;动态可重构计算中程序热点识别关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 雷国庆;面向生物信息学结构预测领域的算法加速器设计[D];国防科学技术大学;2010年
5 马飞;可重构飞轮模拟器研制[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 周志顺;复杂体系解析多维数据阵分析的嵌入式计算技术研究[D];湖南大学;2009年
7 隋世杰;航天器时变计算机可重构技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 潘经纬;可重构系统中任务实时调度和实时布局算法的研究[D];电子科技大学;2010年
9 郭向金;基于可重构系统的任务放置与任务复制方法研究[D];湖南大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 张涛,平西建;基于差分直方图实现LSB信息伪装的可靠检测[J];软件学报;2004年01期
2 黄俊;朱明程;;局部动态重构在SOPC中的应用[J];深圳大学学报;2006年04期
3 李丽,辛勤,杨乐平;基于FPGA的可重构系统的应用[J];微处理机;2001年03期
4 郑刚,曹阳,罗娟,王帅;SoC软硬件自动划分系统设计[J];武汉大学学报(理学版);2003年05期
5 张为华;王晔;鲁云萍;臧斌宇;朱传琪;;一种可重配置系统的模型[J];小型微型计算机系统;2006年07期
6 季爱明;沈海斌;严晓浪;;基于任务分组的动态可重构结构编译方法[J];浙江大学学报(工学版);2006年08期
7 郎荣玲,夏煜,郅艳,戴冠中;几类典型隐写术分析算法的分析与评价[J];中国图象图形学报;2004年02期
8 王志刚;李曦;周学海;余洁;;一种定制指令集处理器ASIP评估指标权重抽取技术[J];中国科学技术大学学报;2007年02期
9 梁小萍,何军辉,李健乾,黄继武;隐写分析——原理、现状与展望[J];中山大学学报(自然科学版);2004年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 季爱明;二维阵列型可重构计算设计空间搜索方法研究[D];浙江大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王国新;平西建;许漫坤;张涛;包锡锐;;一种基于短重码间距统计的隐写分析方法[J];中国科学(F辑:信息科学);2009年04期
2 陈光喜;廖振生;王道顺;;基于相关性与纹理度量的SVM隐写分析算法[J];清华大学学报(自然科学版);2009年08期
3 陈光喜;廖振生;王道顺;;基于相关性与纹理度量的SVM隐写分析算法[J];清华大学学报(自然科学版)网络.预览;2009年08期
4 颜晶晶;;椭圆曲线密码体制在SET协议中的应用研究[J];软件导刊;2007年21期
5 颜晶晶;;ECC中一种点乘的快速算法在电子商务中的应用研究[J];商场现代化;2008年08期
6 张立江;王薇;魏普文;;基于Weil对的(1,t)加密方案[J];山东大学学报(理学版);2007年10期
7 刘学谦;平西建;张涛;徐旭;;基于滤波复原的小波特征LSB匹配隐写分析方法[J];数据采集与处理;2010年04期
8 吴永;刘祥伟;沈彬;;图像最低有效位信息隐藏分析[J];计算机工程与设计;2007年02期
9 吴育凡;李仁发;李宗伯;;基于ML403开发板的嵌入式Linux移植[J];计算机工程与设计;2007年13期
10 李万才;王颖;许骏;彭澄廉;;数据加密在可重构系统中的设计[J];计算机工程与设计;2008年20期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘绍辉;龚龙;姚鸿勋;;基于多维梯度能量的空域隐写分析[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
2 王舰;汤光明;;基于SVM的图像隐写检测分析[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
3 邓诗智;刘九芬;张卫明;;隐写分析算法的量化评估方案[A];第七届全国信息隐藏暨多媒体信息安全学术大会论文集[C];2007年
4 ;A Strong Robust Watermarking Algorithm Based on Twice Arnold Transform in DCT Domain[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
5 杨栋;吴巨红;陈曾平;张银福;;FPGA中Slice总线宏的设计实现及应用[A];第三届全国嵌入式技术和信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
6 李杰;周璇;范圣海;辛明瑞;;面向深空探测的可重构硬件分类技术研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(下篇)[C];2011年
7 马宁;李悦;刘文芬;;基于非参数检验提取JPEG图象中的隐藏消息[A];2006通信理论与技术新进展——第十一届全国青年通信学术会议论文集[C];2006年
8 郝应光;王金凤;;一种基于梯度能量的LSB匹配检测算法[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2007年
9 尚丽娜;高广春;;动态重构两种模式的分析与对比[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
10 王伟;吴巨红;陈曾平;张银福;;基于System ACE的SoPC统一配置实现技术[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐玉兰;伪布尔可满足性算法及其在FPGA布线中的研究应用[D];江南大学;2010年
2 曾宪庭;基于图像的无损信息隐藏技术研究[D];浙江大学;2010年
3 李卓;图像信息隐藏与隐写分析算法的研究[D];浙江大学;2010年
4 谢春辉;音频隐藏分析方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 王翠平;基于统计分析的音频隐写分析研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 王昱洁;音频隐写分析机理与关键技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 宋成;可信计算平台中若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年
8 武嘉;基于统计特征分析的图像及视频隐写分析技术研究[D];北京邮电大学;2010年
9 郭志勇;可重构电路系统设计与应用研究[D];电子科技大学;2011年
10 秦姣华;空域图像隐藏信息检测技术研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘凡;基于空域相关性特征的LSB匹配隐写分析[D];大连理工大学;2010年
2 陆有丽;多级代理签名与盲代理签名的研究[D];长沙理工大学;2010年
3 刁双君;基于大规模嵌入式系统软硬件划分方法的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 高付强;椭圆曲线密码体制中关键算法的研究与改进[D];长春工业大学;2010年
5 刘婷;基于GPU的图像隐写分析实现[D];华东理工大学;2011年
6 戚明渊;基于多模纹理分类的图像隐写分析算法[D];华东理工大学;2011年
7 李文君;DES、AES和SMS4密码算法的高效可重构实现研究[D];解放军信息工程大学;2010年
8 宗晗;基于JPEG图像的盲检测技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
9 王玉良;面向密码算法的粗粒度可重构结构研究与设计[D];解放军信息工程大学;2010年
10 何雄飞;PS类图像与隐写图像的分类[D];解放军信息工程大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;通过基于模型的设计加速DSP开发[J];世界电子元器件;2007年01期
2 刘胜忠,平菊英;卫星飞轮产品和技术的商业化发展[J];上海航天;2002年04期
3 杨雅,卫新国,高洁,施敏华;新一代FPGA在星载嵌入式计算机中的应用[J];上海航天;2005年02期
4 何德彪;陈建华;张家宏;;数据加密标准S盒的安全实现[J];计算机工程与设计;2007年23期
5 许骏;晏渭川;彭澄廉;;基于模块的动态可重构系统设计[J];计算机工程与设计;2008年06期
6 谢永宏;;分组密码S盒的可重构设计方案[J];计算机工程与设计;2009年09期
7 李明;苏显中;于敏;郑全喜;;蛋白质结构预测研究进展[J];生物技术;2009年03期
8 刘鹏;韩少军;;磁悬浮飞轮技术的应用与发展研究[J];中国水运(学术版);2006年04期
9 范益波;曾晓洋;于宇;;基为16的高速Montgomery模乘法器VLSI设计[J];通信学报;2006年04期
10 李丽,辛勤,杨乐平;基于FPGA的可重构系统的应用[J];微处理机;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陆雯青;基于多类型运算单元的动态可重构基带处理架构与电路设计方法研究[D];复旦大学;2011年
2 朱霞;线程级并行的硬件技术研究[D];西北工业大学;2003年
3 武文权;可重构并行小卫星星载计算机体系结构设计[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
4 姜晶菲;可重构密码处理结构的研究与设计[D];国防科学技术大学;2004年
5 杨君;专用指令集处理器(ASIP)体系结构设计研究[D];中国科学技术大学;2006年
6 宋宇鲲;动态可重构协处理器研究[D];合肥工业大学;2006年
7 罗赛;可重构计算系统体系结构研究与实现[D];中国科学技术大学;2006年
8 古海云;可重构SoC设计技术研究[D];东南大学;2006年
9 段然;嵌入式可重构DSP体系结构研究[D];西北工业大学;2005年
10 周博;可重构计算的操作系统支持研究[D];复旦大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张海霞;蛋白质二级结构预测方法研究[D];大连理工大学;2004年
2 尚丽娜;FPGA动态可重构研究[D];浙江大学;2006年
3 汪泓澄;嵌入式系统的性能基准程序及任务时限违背率[D];同济大学;2006年
4 白永强;面向多媒体的粗粒度可重构处理单元的结构研究[D];西北工业大学;2006年
5 梁刚锋;蛋白质二级结构的建模与预测[D];国防科学技术大学;2005年
6 李冬柏;反作用飞轮电模拟器设计与应用[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 施小祥;动态可重构FPGA的布局布线算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
8 史先龙;基于FPGA的可重构计算技术的应用研究[D];北京化工大学;2006年
9 孟强;可扩展的RSA公钥密码协处理器研究与设计[D];解放军信息工程大学;2007年
10 卫学陶;GF(2~m)域上可配置椭圆曲线密码系统的设计与硬件实现[D];解放军信息工程大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈曾平;吴巨红;宿绍莹;郭仕剑;;宽带实时频谱分析技术及其应用[J];信号处理;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 蒋建春;异构多核嵌入式软件关键问题研究[D];重庆大学;2011年
2 王侃文;领域专用可重构计算结构研究[D];复旦大学;2011年
3 刘彦;异构多核片上系统的任务调度及应用研究[D];湖南大学;2009年
4 王少军;时间序列预测的可重构计算研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王鹏;基于SystemC的动态可重构SoC系统级建模框架研究[D];电子科技大学;2011年
2 田峥;运动目标实时检测算法的研究及其嵌入式应用[D];湖南大学;2010年
3 丁勇;基于多核单片机的数控系统设计与实现[D];山东大学;2012年
4 郭向金;基于可重构系统的任务放置与任务复制方法研究[D];湖南大学;2011年
5 冯堃;嵌入式环境下三线性分解算法优化技术研究[D];湖南大学;2012年
6 苏启龙;基于FPGA的并行RNA二级结构预测加速算法研究[D];上海交通大学;2013年
7 彭延超;分布式并行计算环境下GML空间数据的划分策略及算法研究[D];江西理工大学;2012年
8 张博;基于改进粒子群的异构CMP依赖任务调度研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
9 徐海峰;空间皮卫星编队组网拓扑及其节点相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
10 景一鸣;不同约束的可重构片上系统软硬件划分算法研究[D];湖南大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张涛,平西建;基于差分直方图实现LSB信息伪装的可靠检测[J];软件学报;2004年01期
2 黄海鹰,黄华;动态重构逻辑及现状[J];微处理机;1998年04期
3 黄海鹰,黄华;可重构计算机[J];微处理机;1999年02期
4 李丽,辛勤,杨乐平;基于FPGA的可重构系统的应用[J];微处理机;2001年03期
5 熊华,沈海斌,季爱明,潘雪增;面向密码算法的异步可重构结构设计[J];微电子学与计算机;2005年03期
6 徐泽水;互补判断矩阵的两种排序方法——权的最小平方法及特征向量法[J];系统工程理论与实践;2002年07期
7 王应明,傅国伟;关于层次分析法中权的最小平方法的理论证明[J];系统工程理论与实践;1995年01期
8 徐泽水;AHP中两类标度的关系研究[J];系统工程理论与实践;1999年07期
9 严晓浪,季爱明,沈海斌;性能优化的现场可编程门阵列快速编译方法[J];浙江大学学报(工学版);2005年10期
10 董雨,王国华,熊立;多层次交互式确定权重方法的改进[J];中国科学技术大学学报;2005年04期
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026