收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高阶浮点矩阵运算IP设计与验证

秦冀河  
【摘要】:矩阵理论和算法可以用来解决实际工程项目中的诸多问题,这些工程领域通常有数字信号处理、高速网络信息传输、信息加密和图像处理等,矩阵运算在这些大规模数据分析领域中具有广泛的应用价值。而且在系统中往往需要进行实时性运算,其执行效率对于整个系统的运行有至关重要的影响。随着现代科学和工程问题的日益复杂,往往需要求解大型线性方程组,矩阵作为一种数学工具在其中的作用日益突出,常用的矩阵运算有加法、减法、乘法、除法、求逆、转置等运算。其中在工程应用领域实现难度较大的主要是求逆运算,而目前的矩阵求逆器的特点主要有耗费时间长、占用硬件资源大等特点,为了改进现状,亟需设计一种可处理双精度浮点型数据的高阶矩阵求逆器作为硬件加速器的实现方式,同时也要使用适中的硬件资源来完成矩阵求逆器的设计过程。论文的主要工作如下:1.在深入研究对角占优矩阵的特点和矩阵求逆运算的基础上,对比分析了国内外相关技术文献所提出的解决方案,得出主要结论为针对高阶矩阵采取直接求逆难度较大,需要对其进行分解后求逆,该过程涉及到矩阵分解与三角矩阵求逆的多种运算方法,经过对比其适用范围、算法原理与在实际工程中实现的难易程度后,最终选定使用LU矩阵分解算法作为矩阵求逆运算过程中的关键步骤,LU矩阵分解广泛应用于许多工程领域,旨在解决线性系统方程等实际应用,而经过LU分解后所得到的两个三角矩阵在求逆运算时选定使用初等行变换法,初等行变换法适用于任意阶数的矩阵,具有较好的灵活性。2.基于硬件加速器可以执行特定应用程序从而提高处理数据能力的思想,通过系统总线连接到处理器的方式,完成设计了一款可配置阶数的矩阵求逆器,其中包括:存储模块、运算模块、地址控制模块等,重点针对矩阵运算过程中的分解、三角阵求逆、乘法运算所涉及的地址控制模块进行详细说明。由于LU分解过程、三角阵求逆过程与矩阵相乘过程中均涉及乘累加运算,因此多次复用乘累加单元,从而降低了硬件资源的开销,节约芯片的面积。3.完成了逻辑综合,各项结果满足设计要求;完成可配置阶数矩阵求逆器的仿真验证,通过MATLAB生成符合特定要求的随机矩阵作为激励输入待测设计中,再将设计的结果输出后与MATLAB对矩阵求逆所得结果进行相减,若结果在误差允许范围之内则说明本求逆器功能正确,得出本求逆器计算结果精度达到10~(-5),之后对其误差进行分析,得出的结论为:在同一阶数矩阵下,求逆结果的最大误差和平均误差随着矩阵元素数量级的增大而逐渐减小;而求逆结果的误差会随着矩阵阶数的增多而变大。完成硬件资源占用分析,并与同类型文献在性能方面进行对比。测试结果表明,本文完成的可配置阶数矩阵求逆器在处理最大30阶矩阵时,仅需要10398个时钟周期,满足设计要求,且与同类型的矩阵求逆器相比本求逆器具有更快的运算效率和较低的存储资源。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 魏多;吕光宏;;基于蚁群算法的IP网络流量矩阵估计[J];计算机应用;2013年01期
2 潘建勋,宫献军,叶宏;关于矩阵λ_iP(α_i,β_i)的一些结果[J];山东科学;1996年01期
3 蒋定德;胡光岷;倪海转;;IP骨干网络流量矩阵估计算法研究[J];电子科技大学学报;2010年03期
4 蒋定德;王兴伟;郭磊;许争争;陈振华;;大尺度IP骨干网络流量矩阵估计方法研究[J];电子学报;2011年04期
5 张松炜;张云麟;张治中;;基于FPGA的8E1时隙交换的数字交叉IP核的实现[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2006年02期
6 吴艳;杨有龙;;行最简形矩阵的研讨与启发式教学浅析[J];课程教育研究;2020年07期
7 林碧媛;矩阵最简形及其应用[J];广西教育学院学报;1994年02期
8 刘初生;矩阵的一种新的运算——拟乘法[J];娄底师专学报;1991年02期
9 韩世忠;关于求过渡矩阵的问题[J];开封教育学院学报;1989年03期
10 舒阿秀;;矩阵的LU分解[J];知识文库;2017年22期
11 肖宇;王建业;张伟;;基于IP核的数选式浮点矩阵相乘设计[J];电子技术应用;2011年06期
12 朱谨;闫长河;李宁;;是非矩阵在问题解决中的应用研究[J];现代信息科技;2021年15期
13 张永辉;武小云;;基于两个常重码的(t,∈)-析取矩阵[J];数学的实践与认识;2021年04期
14 王丹;张洪岩;李文禹;;应用型课程建设中课程矩阵的开发研究[J];职教论坛;2021年03期
15 魏伟;李岚;毛朝阳;;基于梯度下降法与特征值分解的测量矩阵优化方法[J];西安文理学院学报(自然科学版);2021年02期
16 周潘岳;;矩阵合同与矩阵相似的教学探讨[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2021年02期
17 董瑛雪;莫宏敏;;B-矩阵线性互补问题的误差界估计[J];吉首大学学报(自然科学版);2021年01期
18 ;新媒体矩阵[J];中国医疗保险;2021年09期
19 杨琦;;一种基于矩阵坐标的快速组包算法[J];舰船电子对抗;2021年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 高朋;汪文义;宋丽红;汪腾;王娟;;带噪音预处理的改进的探索性Q矩阵标定方法[A];第二十一届全国心理学学术会议摘要集[C];2018年
2 吴达;;矩阵系统的稳定与条件稳定[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
3 杜之韩;;化广义判断矩阵为普通判断矩阵[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(上册)[C];2002年
4 张争力;;矩阵的单侧逆及其算法[A];第十二届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2010年
5 黄力慰;李桂清;熊赟晖;;矩阵重心坐标[A];第五届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2011年
6 陈式龙;;模糊一致矩阵及其性质[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十一届年会论文选集[C];2002年
7 任春玲;刘晓平;;矩阵化方法在布尔表达式化简中的应用[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
8 郭开仲;;模糊错误矩阵[A];数学及其应用文集——中南模糊数学和系统分会第三届年会论文集(上卷)[C];1995年
9 曹红;孙同晶;王红;;广义轮换测量矩阵及其在水下回波信号中的应用[A];信号处理在地球物理——浙江省信号处理学会2018年学术年会论文集[C];2018年
10 王春江;钱若军;王人鹏;;平衡矩阵子空间的物理意义与分解技术[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年
11 杜之韩;;广义判断矩阵研究的若干新进展[A];2002年中国管理科学学术会议论文集[C];2002年
12 黄奇成;;一种混合型判断矩阵的相容性研究[A];第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集[C];2006年
13 杜之韩;孙疆明;;广义判断矩阵的特征向量法及其一致性检验[A];2003年中国管理科学学术会议论文集[C];2003年
14 苏醒;张祖华;李继乾;;两类不确定判断矩阵的相容性研究[A];第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集[C];2006年
15 吕跃进;覃柏英;王玉燕;;模糊一致判断矩阵的保序性研究[A];第12届全国模糊系统与模糊数学学术年会论文集[C];2004年
16 程芳;汤淑英;郭希娟;;回路双三角的逆M矩阵完备[A];2005年全国理论计算机科学学术年会论文集[C];2005年
17 孙明超;;浅谈转播制作系统IP化带来的技术转变与思考[A];中国新闻技术工作者联合会2021年学术年会论文集[C];2021年
18 边新元;王岳;;“IP街区”视角下唐山小山片区更新设计[A];面向高质量发展的空间治理——2021中国城市规划年会论文集(02城市更新)[C];2021年
19 朱建明;;我国体育赛事IP商业价值开发研究[A];第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编[C];2019年
20 夏华冰;;博物馆文创IP大爆发背景下,论基层博物馆文创开发利用[A];2019年南国博览学术研讨会论文集(四)[C];2019年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 蒋定德;大尺度IP流量矩阵估计关键技术研究[D];电子科技大学;2009年
2 陈功;IP网络中流量矩阵估计及无线网络中效用最大化问题的研究[D];华中师范大学;2012年
3 仝丰华;压缩感知测量矩阵的构造方法研究[D];北京邮电大学;2021年
4 张玲;符号模式矩阵的若干问题研究[D];电子科技大学;2012年
5 王会敏;低秩矩阵恢复的限制等距常数界[D];浙江大学;2012年
6 王刚;高性能IP查找与报文分类技术研究[D];湖南大学;2013年
7 郑大伟;下一代全IP无线网络移动性管理研究[D];北京邮电大学;2008年
8 陈娜;矩阵恢复算法及误差分析[D];华中科技大学;2012年
9 周骏;矩阵完成问题的项目生成研究[D];江西师范大学;2008年
10 刘银龙;无线异构IP网络的移动性管理研究[D];北京邮电大学;2011年
11 杨华卫;基于多路径路由的IP网流量工程问题研究[D];北京邮电大学;2013年
12 杨建军;基于遗传算法的移动IP路由和性能分析[D];浙江大学;2004年
13 黄泽军;关于矩阵组合分析性质的若干结果[D];华东师范大学;2011年
14 陈梅香;广义二次矩阵的若干研究[D];福建师范大学;2016年
15 卢越;矩阵优化问题的数值算法[D];大连理工大学;2015年
16 谭伟;矩阵束分解算法及在通信信号处理中的应用[D];重庆大学;2009年
17 于涛;IP网络生存性技术研究[D];北京邮电大学;2008年
18 胡尧;基于低秩矩阵估计的机器学习算法分析[D];浙江大学;2015年
19 郝秀梅;粗信息矩阵的数量特征及其应用[D];山东大学;2009年
20 韩曦;基于多维矩阵的移动通信信号检测及参数估计技术研究[D];北京邮电大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 秦冀河;高阶浮点矩阵运算IP设计与验证[D];西安电子科技大学;2020年
2 邓康;基于随机规划的IP流量矩阵估计方法的研究[D];华中师范大学;2015年
3 王晓阳;基于IP骨干网络的流量矩阵估计方法研究[D];湖南大学;2011年
4 熊卫斌;IP网络中流量矩阵估算算法的研究[D];江苏大学;2009年
5 王禹;基于FPGA的矩阵求逆IP核设计技术及其实验平台设计[D];浙江大学;2016年
6 林皓;基于FPGA的矩阵运算实现[D];南京理工大学;2007年
7 杨路路;一类符号规则矩阵的分解刻画[D];湘潭大学;2016年
8 张瑾;大学生思想政治教育新媒体矩阵建设研究[D];湖北大学;2020年
9 李婷煜;压缩感知测量矩阵优化及其应用研究[D];湘潭大学;2016年
10 胡欢;压缩感知中测量矩阵的优化方法研究[D];杭州电子科技大学;2016年
11 冉水秀;块H-矩阵与广义H-矩阵性质的研究[D];湘潭大学;2012年
12 张曼;改进的完全正矩阵判定方法[D];北京交通大学;2011年
13 杜铭涛;有关广义M矩阵的性质[D];哈尔滨工业大学;2009年
14 蒲钟秋;企业营销传播的微博矩阵研究[D];吉林大学;2021年
15 梁雪;M-矩阵及逆M-矩阵相关问题[D];哈尔滨工业大学;2021年
16 车蕊;软集优势矩阵的理论研究与决策应用[D];青海师范大学;2021年
17 田晓迪;新京报微信矩阵研究[D];河北大学;2020年
18 仲小伟;低秩矩阵近似理论与应用[D];中国科学技术大学;2016年
19 张金霞;压缩感知测量矩阵构造方法研究[D];天津大学;2014年
20 马晓慧;矩阵填充理论方法分析[D];浙江大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 本报记者 刘晓宇;安踏集团专注研发创新 孵化品牌矩阵[N];人民日报;2021年
2 宋邦永 记者 罗翔;黔南州两级法院政务新媒体矩阵建设实现新突破[N];法制生活报;2020年
3 通讯员 李军;祁阳正能量宣传矩阵引领好风尚[N];永州日报;2019年
4 记者 张君成;人民出版社:三线并进打造融合出版矩阵[N];中国新闻出版广电报;2019年
5 本报记者 虞政;打造宣教矩阵,让群众喜闻乐见[N];中国应急管理报;2019年
6 记者 张羽馨;苏州法院信息化“矩阵”增强群众获得感[N];江苏法制报;2019年
7 记者 张斌 戈杰;南浔“象牛”矩阵聚焦高质量发展[N];湖州日报;2019年
8 记者 周大正;构建“两个健康”服务平台矩阵[N];温州日报;2019年
9 本报特派记者 许旸 王筱丽;品牌矩阵呈现沪版好书魅力[N];文汇报;2018年
10 记者 秦荣 通讯员 聂杰杰;产业带动实现“矩阵发展”[N];孝感日报;2018年
11 记者 韦夏怡;新途家品牌矩阵亮相[N];经济参考报;2018年
12 本报评论员;打造决胜未来的人才矩阵[N];解放军报;2018年
13 通讯员 刘峰;构筑党建信息化矩阵[N];中国组织人事报;2018年
14 记者 侯悦林;阜新整合343家平台建网络矩阵[N];辽宁日报;2018年
15 李海峰 吕鹏;泾阳:构建新媒体矩阵 打造宣传新格局[N];咸阳日报;2018年
16 记者 张艳君;我市举行“今日定西”微信矩阵启动仪式[N];定西日报;2018年
17 柳州日报社理论评论部主任 马宏威;全媒体矩阵 首次“试水”[N];中国新闻出版广电报;2016年
18 记者 邱暄美;我省开启全国首家省级“政务微博矩阵”[N];甘肃日报;2012年
19 阿里体育CEO 张大钟 本报记者李娟 采访整理;阿里体育要把IP价值最大化[N];经济观察报;2015年
20 郑州全媒体记者 张竞昳;全国政协委员梁留科:将黄河标志吉祥物打造成超级IP[N];郑州日报;2022年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978