基于独立线长预测信息的低功耗驱动FPGA聚类算法

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作者 胡文庆 张娜 +2 位作者 张黎 郭晓阳 蒿杰 《现代电子技术》 北大核心 2025年第13期173-180,共8页

文中面向岛型FPGA的低功耗设计,提出一种基于独立线长预测的低功耗聚类算法。通过建立考虑拓扑结构、通路级差与重汇聚影响的线长预测模型,实现对互连线动态功耗的有效估算,并将高功耗互连优先聚类至逻辑块内,降低全局功耗。实验表明,... 文中面向岛型FPGA的低功耗设计,提出一种基于独立线长预测的低功耗聚类算法。通过建立考虑拓扑结构、通路级差与重汇聚影响的线长预测模型,实现对互连线动态功耗的有效估算,并将高功耗互连优先聚类至逻辑块内,降低全局功耗。实验表明,该方法在多个基准电路上相比传统P-T-VPack算法可显著减少动态功耗,特别是在时钟网络功耗方面效果更优。 展开更多

关键词 岛型fpga 独立线长预测 低功耗 互连线 聚类 动态功耗

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基于UVM的FPGA仿真V&V技术研究

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作者 黄凯 李敬业 +1 位作者 朱夕辉 时应盼 《自动化仪表》 2025年第9期117-121,共5页

针对传统现场可编程门阵列(FPGA)仿真验证存在手工测试工作量大、测试信号有限、验证效率低、成本高等问题,提出了一种基于通用验证方法(UVM)的全自动化FPGA仿真验证与确认(V&V)技术。该技术采用服务器集群作为硬件平台,基于UVM并... 针对传统现场可编程门阵列(FPGA)仿真验证存在手工测试工作量大、测试信号有限、验证效率低、成本高等问题,提出了一种基于通用验证方法(UVM)的全自动化FPGA仿真验证与确认(V&V)技术。该技术采用服务器集群作为硬件平台,基于UVM并结合自主开发的验证软件和商业软件工具,构建了完整的自动化验证功能模块。通过建立参考模型与待测模型的实时比对机制,实现了FPGA芯片系统中可编程逻辑模块正确性的自动化验证。试验结果表明,该技术能够实现无人干预的测试执行,随机生成海量测试信号以满足功能覆盖率100%的目标。相比传统技术,该技术验证效率提高了4倍、人力成本降低了75%。该技术为复杂数字系统的仿真验证提供了新的解决方案,对提升核电仪控系统等安全关键系统的验证质量具有重要应用价值。 展开更多

关键词 验证与确认 现场可编程门阵列 自动化测试 通用验证方法 仿真验证 服务器集群 代码覆盖率

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面向实时电力系统仿真的可扩展中央处理器-现场可编程门阵列异构集群

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作者 杨航宇 汤勇明 +7 位作者 刘济源 曹阳 邹德虎 许明旺 袁晓冬 韩华春 顾伟 李鹤 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第9期3353-3362,共10页

高频开关器件的大量接入,以及可再生能源与电压源型变流器(VSCs)的深度融合,使电力系统仿真面临微秒级暂态分析和亚微秒步长仿真的挑战。现有仿真器在应对包含数百个电力电子开关的系统时,普遍存在计算扩展性不足、通信延迟偏高的问题... 高频开关器件的大量接入,以及可再生能源与电压源型变流器(VSCs)的深度融合,使电力系统仿真面临微秒级暂态分析和亚微秒步长仿真的挑战。现有仿真器在应对包含数百个电力电子开关的系统时,普遍存在计算扩展性不足、通信延迟偏高的问题。为此,该文提出一种面向实时电力系统仿真的中央处理器-现场可编程门阵列(CPU-FPGA)异构集群架构,能够在1μs步长下完成对480个开关器件构成的新能源系统的实时仿真。该系统主要包含3项核心创新:(1)提出基于时间步长解耦的计算负载感知调度策略,实现4片FPGA的并行计算调度;(2)结合混合精度量化与矩阵-向量重组技术,相较传统定点方法,在400 ns计算窗口内实现资源占用大幅下降,查找表(LUT)、触发器(FF)与数字信号处理单元(DSP)分别降低32.0%, 24.3%与43.8%;(3)基于数据平面开发工具包(DPDK)设计零拷贝通信机制,实现29μs的端到端通信延迟。实验验证表明,该系统验证了异构集群架构在大规模高频电力系统仿真中的有效性,并具备良好的扩展性与工程应用潜力。 展开更多

关键词 实时仿真 fpga集群 量化方法 电力系统

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基于FPGA和KNN粒子聚类的商场多元监测设计 被引量：6

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作者 李景丽 刘晓芳 《科技通报》 北大核心 2015年第2期88-91,共4页

在无线传感器网络构架下,基于FPGA和KNN粒子聚类算法进行系统控制算法设计,提出一种改进的商场多元安防监测系统设计方案,进行系统硬件层设计、系统软件层设计。功能模块设计中进行了商场环境信息采集模块、火灾自动报警模块、温湿度自... 在无线传感器网络构架下,基于FPGA和KNN粒子聚类算法进行系统控制算法设计,提出一种改进的商场多元安防监测系统设计方案,进行系统硬件层设计、系统软件层设计。功能模块设计中进行了商场环境信息采集模块、火灾自动报警模块、温湿度自动预警模块、烟气报警模块和安全防盗模块设计。软件实现中引入商场火灾、温湿度等信息报警数据融合的KNN粒子聚类算法。算法仿真和系统测试结果表明,该系统对数据融合精度较高,聚类性好,为实现多元安防监测提供准确的数据基础,系统功能健全,实时性好,用户终端界面友好,交互性强,稳定性高,具有非常好的应用价值。 展开更多

关键词 系统设计 fpga KNN粒子聚类 多元监测

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二值图像快速扫描聚类算法的FPGA实现 被引量：1

5

作者 张华伟 潘瑞松 《甘肃科学学报》 2007年第2期99-101,共3页

采用可编程逻辑器件FPGA(Field Programmable Gate Array,FPGA)来实现二值图像的快速扫描聚类算法,并给出了部分VHDL程序说明满足系统实时性的要求.

关键词 fpga 快速扫描聚类 VHDL 实时性

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层次聚类算法的实时图像边缘检测及FPGA实现 被引量：5

6

作者 刘紫燕 祁佳 《红外技术》 CSCD 北大核心 2014年第1期53-57,共5页

Sobel、Roberts算子是基于微分得出的,由于模板和阈值固定,因此缺乏自适应性。将采集到的实时灰度图像先进行中值滤波,使用分裂聚类算法对实时灰度图像梯度值进行第1次聚类,然后对第1次分裂聚类的结果进行凝聚聚类,再进行第2次的分裂聚... Sobel、Roberts算子是基于微分得出的,由于模板和阈值固定,因此缺乏自适应性。将采集到的实时灰度图像先进行中值滤波,使用分裂聚类算法对实时灰度图像梯度值进行第1次聚类,然后对第1次分裂聚类的结果进行凝聚聚类,再进行第2次的分裂聚类,最后对第2次聚类的结果进行自适应阈值判断得出图像边缘,并在FPGA上实现。实验结果表明,采用层次聚类算法检测出的边缘更加精细,抑制噪声能力更强。 展开更多

关键词 分裂聚类算法 凝聚聚类算法 自适应阈值 fpga 边缘检测

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基于FPGA和DSP的自动报靶系统 被引量：2

7

作者 梁瑞宇 张学武 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第34期75-76,108,共3页

提出了一种基于DSP和FPGA的自动报靶系统的设计方法,主要阐述了系统的软硬件设计方法,并提出用模糊聚类分析识别靶心。对比其它设计方法,该方法适应性强、灵活性高,设计调试方便。

关键词 模糊聚类分析 现场可编程门阵列 图像减影 自动报靶

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基于FPGA集群的脉冲神经网络仿真器设计 被引量：4

8

作者 李康 张鲁飞 +4 位作者 张新伟 郁龚健 刘家航 吴东 柴志雷 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期201-209,共9页

针对类脑计算系统中NEST脉冲神经网络仿真器运行速度慢和功耗高的问题,设计一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)集群的NEST脉冲神经网络仿真器。在改进NEST仿真器结构的基础上,提出漏电流整合放电神经元计算模块的流水线并行架构,实现... 针对类脑计算系统中NEST脉冲神经网络仿真器运行速度慢和功耗高的问题,设计一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)集群的NEST脉冲神经网络仿真器。在改进NEST仿真器结构的基础上,提出漏电流整合放电神经元计算模块的流水线并行架构,实现支持双核双线程和多节点多进程的FPGA集群设计。在皮质层视觉仿真模型上的实验结果表明,与基于Xeon E5-2620和ARM A9平台的NEST仿真器相比,基于FPGA集群的NEST仿真器计算能效和速度分别提升43.93倍、23.54倍和12.36倍、208倍,能为大规模类脑计算系统实现提供技术支持。 展开更多

关键词 类脑计算系统 脉冲神经网络仿真器 现场可编程逻辑门阵列集群 硬件实现 皮质层视觉仿真模型

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基于FPGA的红外图像数据实时采集处理系统 被引量：6

9

作者 郑耀汉 李欣 《电子测量技术》 2013年第11期34-38,共5页

主要研究对象是基于FPGA的红外图像数据实时处理系统,该系统主要应用于森林防火自动报警系统。针对红外成像系统在图像处理中所涉及的数据量大、实时处理难于实现的特点,采用可编程逻辑器件,可充分发挥FPGA高速、实时的特点,为图像数据... 主要研究对象是基于FPGA的红外图像数据实时处理系统,该系统主要应用于森林防火自动报警系统。针对红外成像系统在图像处理中所涉及的数据量大、实时处理难于实现的特点,采用可编程逻辑器件,可充分发挥FPGA高速、实时的特点,为图像数据实时处理提供一个解决途径。同时系统中还设计了RS232和RS485 2种串口传输模式,使整个系统与上位机能保持实时通信,为系统的远程控制提供了可能。经过不断仿真和调试,整个系统运行良好,达到预期目标,运用在森林防火自动报警系统中有非常好的实用价值。 展开更多

关键词 fpga 红外图像 串口 实时处理

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应用聚类和粗糙集的FPGA底层数据挖掘 被引量：1

10

作者 姜大力 赵波 +2 位作者 王永 李华旺 杨根庆 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期233-238,共6页

提出了一种从XDL文件中提取现场可编程门阵列(FPGA)底层逻辑和布线资源的方法。预处理阶段通过正则表达式将原有底层逻辑文件转换为待分析的有层次属性的关系型数据库。数据挖掘阶段则根据各个层次数据内部的特性不同,采用不同的算法进... 提出了一种从XDL文件中提取现场可编程门阵列(FPGA)底层逻辑和布线资源的方法。预处理阶段通过正则表达式将原有底层逻辑文件转换为待分析的有层次属性的关系型数据库。数据挖掘阶段则根据各个层次数据内部的特性不同,采用不同的算法进行聚类来得到初步知识。通过粗糙集分析初步知识间的关系和约简属性,得出初步知识间的联系同时进一步提取出决策规则和产生式规则的知识。最后,通过规则验证器和泛化器对提取出的规则进行验证和泛化。实验结果表明,对于大型的FPGA器件,wire的逻辑最高压缩比可以达到2.88×10-4。该方法相对于底层器件有较好的通用性和交互性,适用于对不同器件族FPGA底层信息的知识提取,对深入研究FPGA的拓扑架构,提高对FPGA进行动态重配置的可控性和实现更灵活的重配置很有意义。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列 数据挖掘 粗糙集 聚类

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DSP+FPGA的集群信息监控系统优化设计 被引量：1

11

作者 吴修英 黄嵩人 匡琅辉 《单片机与嵌入式系统应用》 2018年第8期49-51,共3页

提出了一种利用DSP芯片和FPGA相结合的方式对集群系统信息进行实时采集监控的优化设计方案。现阶段主要采用的方案是利用多块PCB板载卡对集群系统进行信息监控,这种方式既浪费资源,又增加集群系统设计的复杂性。本设计中利用DSP可支持... 提出了一种利用DSP芯片和FPGA相结合的方式对集群系统信息进行实时采集监控的优化设计方案。现阶段主要采用的方案是利用多块PCB板载卡对集群系统进行信息监控,这种方式既浪费资源,又增加集群系统设计的复杂性。本设计中利用DSP可支持丰富的并口资源、中断源及其支持中断响应的快速处理特性,利用FPGA的可编程特性集成大量信息采集通路,将采集到的信息实时传输到DSP进行信息的处理。这样可利用一块板载卡采集处理几十路的信息,大大节约了成本,优化了整体系统的设计。该系统经过测试验证其可行性,可广泛应用于云计算等集群式的处理系统。 展开更多

关键词 DSP ADP32F12A fpga 集群信息监测

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基于并行结构的DOA聚类算法及FPGA实现

12

作者 王萌 黄振 陆建华 《微计算机信息》 北大核心 2007年第26期201-203,共3页

脉冲到达角(DOA)是脉冲信号分选中可利用的重要参数。目前,利用DOA进行的脉冲分选都是基于传统的串行聚类算法,实时性能差。本文针对阈值分割的聚类方式,设计了一种基于并行流水结构的实时聚类算法,使单个DOA的聚类可在单周期内完成,并... 脉冲到达角(DOA)是脉冲信号分选中可利用的重要参数。目前,利用DOA进行的脉冲分选都是基于传统的串行聚类算法,实时性能差。本文针对阈值分割的聚类方式,设计了一种基于并行流水结构的实时聚类算法,使单个DOA的聚类可在单周期内完成,并通过对聚类数目分裂过多的情况进行控制,保证了算法的稳定性和有效性。文章还介绍了算法在FPGA上的实现方法,以及应用在XilinxV2P芯片上的实时性能,并对其聚类性能进行了比较分析。 展开更多

关键词 DOA 并行 实时聚类 fpga

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一种用于高速通信的虚拟DDR存储器设计及其FPGA实现

13

作者 贺彦军 李占才 王沁 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第13期113-116,共4页

机群系统中,互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响,传统互联网络适配器基本上基于PCI接口,节点出口带宽理论上限132MB/s犤1犦。论文提出虚拟DDR(DoubleDataRateSDRAM)存储器这一概念,定义了虚拟DDR存储器的行为,并将其... 机群系统中,互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响,传统互联网络适配器基本上基于PCI接口,节点出口带宽理论上限132MB/s犤1犦。论文提出虚拟DDR(DoubleDataRateSDRAM)存储器这一概念,定义了虚拟DDR存储器的行为,并将其用于基于DDR内存接口的互联网络适配器中,该互联网络适配器在主板时钟频率100MHz时,节点带宽上限达到1600MB/s,带宽比基于PCI接口提高了12倍。基于FPGA的实现验证了虚拟DDR存储器及建立其上的网络适配器的可行性和正确性。 展开更多

关键词 机群 互联网络 DDR接口 fpga

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适用于FPGA的轻量实时视频人脸检测 被引量：2

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作者 赵兴博 陶青川 《现代计算机》 2022年第8期1-8,共8页

针对目前主流的人脸检测网络结构复杂、参数量大,在FPGA等低算力设备上运行会导致功耗高,实时性差的问题,设计了一种基于YOLO改进轻量级目标检测网络模型。将YOLO算法中特征提取主干结构改进为轻量化RepVGG方法,同时采用结构重参数化的... 针对目前主流的人脸检测网络结构复杂、参数量大,在FPGA等低算力设备上运行会导致功耗高,实时性差的问题,设计了一种基于YOLO改进轻量级目标检测网络模型。将YOLO算法中特征提取主干结构改进为轻量化RepVGG方法,同时采用结构重参数化的方式大幅减少参数量和计算量;在缩减参数量的同时使用聚类分析重新划分数据集的方法确保训练精度。实验结果表明,在保证精度的前提下实现了可在FPGA设备实时运行的人脸检测算法。 展开更多

关键词 YOLOv4 人脸检测 fpga 实时 K-MEANS聚类

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SER-Tvpack:基于软错误率评估的SRAM型FPGA的装箱算法

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作者 夏静 王天成 +2 位作者 吕涛 李华伟 邝继顺 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期1764-1772,共9页

为了提高基于SRAM的FPGA(SFPGA)上的容软错误能力,提出了一种基于软错误率(soft error rate,SER)评估的装箱算法SER-Tvpack.通过结合软错误率的两个组成部分错误传播率(error propagation probability,EPP)和节点错误率(node error rate... 为了提高基于SRAM的FPGA(SFPGA)上的容软错误能力,提出了一种基于软错误率(soft error rate,SER)评估的装箱算法SER-Tvpack.通过结合软错误率的两个组成部分错误传播率(error propagation probability,EPP)和节点错误率(node error rate,NER),得到软错误评估标准SER的估算值,并将该值作为可靠性因子加入到代价函数中指导装箱过程,以减少装箱后可编程逻辑块(configuration logic block,CLB)之间互连的软错误率,从而提高设计的可靠性.对20个MCNC基准电路(最大基准电路集)进行实验,结果表明,与基准时序装箱算法T-Vpack及已有的容错装箱算法FTvpack相比较,软故障率分别减少了14.5%和4.11%.而且,与F-Tvpack比较,在仅增加0.04%的面积开销下,减少了2.31%的关键路径的时延,提供了较好的时序性能. 展开更多

关键词 SRAM型fpga 软错误率 可靠性 装箱 单粒子翻转

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基于FPGA及RBF神经网络的电磁无损检测技术 被引量：3

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作者 王丽霞 杨惠春 《计算机测量与控制》 2021年第7期31-35,共5页

电磁无损检测技术是无损检测领域的一个研究重点,针对电磁无损检测技术中的超声波处理,提出了一种基于FPFA的参数优化的RBF神经网络;首先,通过FPGA编程实现对电磁超声波信号的采集,设计了放大电路将原始的电磁超声波进行放大处理已满足... 电磁无损检测技术是无损检测领域的一个研究重点,针对电磁无损检测技术中的超声波处理,提出了一种基于FPFA的参数优化的RBF神经网络;首先,通过FPGA编程实现对电磁超声波信号的采集,设计了放大电路将原始的电磁超声波进行放大处理已满足RBF神经网络的需求;提出一种采用K-means聚类算法来计算RBF中径向基函数的中心和宽度的参数优化RBF算法,K-means聚类算法的初始聚类中心难以确定会导致RBF算法的参数无法优化,提出KL散度,采用数据密度分析法来计算K-means算法的聚类中心;试验表明,改进后的K-means算法的聚类误差的数量级为10~(-12),传统K-means算法的聚类误差为10~(-13),改进后的K-means算法的聚类结果更准;参数优化后的RBF神经神级网络对具有1.02 mm缺陷长度的发动机涡轮叶片的缺陷长度预测结果为0.9~1.1 mm,传统的RBF神经网络的预测结果为0.7~1.2 mm,参数优化后的RBF神经网络的预测结果更准确。 展开更多

关键词 电磁无损检测技术 fpga 放大电路 RBF神经网络 K-MEANS聚类算法

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基于簇的层次敏感的可重构系统任务划分算法 被引量：12

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作者 周博 邱卫东 +1 位作者 谌勇辉 彭澄廉 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期667-673,共7页

对于可重构计算中面积约束条件下的任务划分问题,提出一种基于簇的、层次敏感的划分LSCBP算法.该算法按照依赖优先、最早最先和碎片利用三原则构造了新的启发函数ASLevel,能够跟踪节点分配过程并进行动态调整;它克服了CBP算法机械选取... 对于可重构计算中面积约束条件下的任务划分问题,提出一种基于簇的、层次敏感的划分LSCBP算法.该算法按照依赖优先、最早最先和碎片利用三原则构造了新的启发函数ASLevel,能够跟踪节点分配过程并进行动态调整;它克服了CBP算法机械选取节点进行划分的缺点,同时算法复杂度也增大到O{|V|2+|E|}.对随机生成的任务图(节点数小于250)的划分实验表明:对于相同的DAG,LSCBP算法能够比CBP算法获得更少的任务簇(可重构资源需求量)和簇间有向边(通信代价). 展开更多

关键词 可重构系统 有向无环图 图划分 任务簇 fpga

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高速网络环境下的入侵检测技术研究 被引量：15

18

作者 赵月爱 彭新光 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2006年第16期2985-2987,共3页

首先介绍了目前高速网络环境下的入侵检测系统的研究概况,接着对基于FPGA和基于负载均衡技术的两类入侵检测系统模型进行了分析,并重点研究了基于网络处理器的采用负载均衡技术的入侵检测系统中的关键技术即数据捕获技术、负载均衡技术... 首先介绍了目前高速网络环境下的入侵检测系统的研究概况,接着对基于FPGA和基于负载均衡技术的两类入侵检测系统模型进行了分析,并重点研究了基于网络处理器的采用负载均衡技术的入侵检测系统中的关键技术即数据捕获技术、负载均衡技术和数据分析技术。 展开更多

关键词 入侵检测 高速网络 fpga CAM 负载均衡 集群 网络处理器

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高性能光互连机群网络接口卡的设计与实现 被引量：1

19

作者 王景存 王沁 +2 位作者 张晓彤 樊勇 高娜娜 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期258-260,共3页

由于网络环境的机群系统中单个结点的性能越来越高,机群互联网的通信带宽和可靠性成为提高系统性能的主要因素。该文提出了基于计算机DDR存储器接口的高性能光互连机群网络接口卡的结构,并在Xilinx公司的FPGA芯片XC2VP20上进行了实现,... 由于网络环境的机群系统中单个结点的性能越来越高,机群互联网的通信带宽和可靠性成为提高系统性能的主要因素。该文提出了基于计算机DDR存储器接口的高性能光互连机群网络接口卡的结构,并在Xilinx公司的FPGA芯片XC2VP20上进行了实现,对高性能机群互连链路瓶颈问题的解决做了探索性的尝试。实际测试结果表明,DDR存储器接口带宽达到了1600MB/s,链路单通道的最高实测速率达到2.5Gb/s。 展开更多

关键词 机群 DDR存储器 fpga 光互连

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机群系统DDR DIMM总线光互联网络适配器设计

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作者 刘兰军 张晓彤 王景存 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第14期207-209,共3页

介绍了一种面向机群系统双环形网络拓扑结构的高速光互联网络适配器的设计和实现方法。该网络适配器基于FPGA技术实现,总线接口采用高速、高带宽的DDR DIMM总线,网络传输介质采用光纤,底层路由协议采用FPGA内部硬件逻辑实现,全方位保证... 介绍了一种面向机群系统双环形网络拓扑结构的高速光互联网络适配器的设计和实现方法。该网络适配器基于FPGA技术实现,总线接口采用高速、高带宽的DDR DIMM总线,网络传输介质采用光纤,底层路由协议采用FPGA内部硬件逻辑实现,全方位保证了高带宽、低延迟、高可靠的网络特性。 展开更多

关键词 机群 DDR DIMM fpga 光互联网络适配器 硬件路由

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