【摘 要】
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近些年来,随着计算密集型领域的快速发展,面对计算需求的爆炸式增长,单核以及多核处理器难以满足人们对于计算力的需求,而异构计算则显露锋芒。另外一方面,FPGA凭借其优秀的能效比以及计算能力,在高性能计算之中得到了越来越广泛的应用。因此,结合CPU+FPGA的异构计算获得了广泛的关注。然而,目前在市面上可见的CPU+FPGA异构计算系统主要为各大芯片厂商所提供,并且局限于各自推出的产品之中,不支持对外
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近些年来,随着计算密集型领域的快速发展,面对计算需求的爆炸式增长,单核以及多核处理器难以满足人们对于计算力的需求,而异构计算则显露锋芒。另外一方面,FPGA凭借其优秀的能效比以及计算能力,在高性能计算之中得到了越来越广泛的应用。因此,结合CPU+FPGA的异构计算获得了广泛的关注。然而,目前在市面上可见的CPU+FPGA异构计算系统主要为各大芯片厂商所提供,并且局限于各自推出的产品之中,不支持对外扩展。为了解决CPU+FPGA异构系统可移植性差的问题,本文依托Open CL标准,探索设计了一个支持Open CL协议的异构计算硬件框架,其中主机与设备之间的通信使用了SRIO,其次,在硬件上的执行内核可使用HLS开发,并针对内核的HLS开发总结了相关的开发建议。论文的主要工作包括:（1）以Open CL规范为基础,在FPGA上探索并实现了一套支持Open CL基本功能的硬件架构,包括SRIO通信系统,简易的指令集以及控制内核执行的片上逻辑模块。其中内核函数的开发使用了通过HLS编写生成的IP。其中,使用SRIO通信的硬件架构可支持FPGA设备的扩展。（2）针对设计的硬件架构提出了多种优化建议。包括数据传输,存储访问和数据处理三个方面的优化。（3）整个硬件系统使用了线性判别分析（LDA）来验证,算法的开发使用了HLS。在开发过程中,总结出了几种HLS高效开发的方法以及内核接口适配的方案。在最后通过算法在硬件框架之下联合主机端的共同执行验证了硬件系统功能的正确性以及对Open CL的支持情况。
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