检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：官枫林电子科技大学

学位级别：硕士

芯片设计和验证是芯片前端开发最为重要的两个方面,随着SoC芯片规模的日益增加以及IP核复用技术的出现,使前端验证成为SoC芯片开发难度较高和耗时最长的阶段。通常对芯片的设计和验证工作同时进行：验证阶段需要分解测试点,搭建验证环境... 详细信息

芯片设计和验证是芯片前端开发最为重要的两个方面,随着SoC芯片规模的日益增加以及IP核复用技术的出现,使前端验证成为SoC芯片开发难度较高和耗时最长的阶段。通常对芯片的设计和验证工作同时进行：验证阶段需要分解测试点,搭建验证环境,选择验证方法,编写测试用例。在芯片设计RTL代码完成之后,对设计的验证也要相应的收敛以保证芯片功能的验证完备。目前SoC芯片验证的难点在于如何建立一套适应芯片的软硬件协同验证平台,并能够保证验证环境的可重用性和高效性。本文基于一种SoC VoIP语音芯片前端开发阶段的需求,在深入分析了该芯片的功能需求和设计实现之后,提出了详细的验证方案,分解具体的验证测试点,并结合该种芯片的特点,搭建了软硬件协同验证环境,给出了验证算法,实现了该芯片的完备验证。本课题的主要内容为： 1.采用VMM方法学搭建验证环境,给出了如何搭建可重用单元验证环境的方法,该方法构建的验证环境同时具有可自测性。 2.完成单元验证环境到系统硬件验证环境的搭建,给出系统硬件验证环境的搭建的方法,并引进断言到环境中。 3.完成软件验证环境的搭建,建立两种软件的调度与管理机制,并将软件嵌入到验证环境。 4.采用多种脚本的配合将软件验证环境和硬件验证环境协同起来进行芯片的验证,结合芯片自身的特点,给出相应的验证算法。 ***设计代码综合成网表文件,并完成可测性设计(Design For Testability)、布局布线(Place&Route)之后,为了保证质量,还做了相应的后仿真的工作。本文最终实现了对SoC芯片的软硬件协同验证环境的搭建,环境运行速度快,验证效率高,节约了芯片前端开发阶段的时间成本,并实现了对芯片系统功能的完备验证,保证了芯片的质量。本文对重点模块的验证方法高效且实用,可作为ASIC项目前端研发的通用方法所采用。

关键词：片上系统芯片软硬件协同验证方法学 VMM 系统验证后仿真

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嵌入式流媒体播放器软硬件协同优化设计与实现

嵌入式流媒体播放器软硬件协同优化设计与实现

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作者：聂飞电子科技大学

学位级别：硕士

随着互联网技术的迅速发展,流媒体业务开始在世界范围内广泛推广和普及,用户对流媒体业务的需求也随之变的多样化,越来越多的用户希望流媒体业务能够突破空间和移动性的限制,满足用户随时随地点播网络媒体文件并获得高保真音频输出的需... 详细信息

随着互联网技术的迅速发展,流媒体业务开始在世界范围内广泛推广和普及,用户对流媒体业务的需求也随之变的多样化,越来越多的用户希望流媒体业务能够突破空间和移动性的限制,满足用户随时随地点播网络媒体文件并获得高保真音频输出的需求。嵌入式流媒体播放器以其移动灵活性和价格便宜两大特性深受用户的喜爱,然而大多数嵌入式中低端微控制器处理能力有限,无法满足多样化复杂应用程序并发执行的需求,因此对应用程序进行优化、提高程序执行效率、降低其对微控制器MIPS需求就显得十分必要了。对于嵌入式流媒体播放器而言,如何在确保流媒体解码输出音质高保真的前提下,充分利用嵌入式系统平台的软硬件资源对播放器进行设计和优化成为当前研究热点之一。本文首先阐述了当前流媒体业务在国内外发展状况,综合比较分析了实时流式传输和顺序流式传输两种流媒体传输技术和常见音频编解码格式,依据课题要求,在μClinux操作系统平台上分别选择MP3解码器和HTTP作为流媒体播放器音频解码程序和流式传输支撑协议。其次对嵌入式流媒体播放器执行效率进行优化,这一过程涉及到媒体流的支撑协议、硬件加速、解码算法等各个模块的协调和配和,其最终目的是实现一款应用于嵌入式中低端处理器平台的高效率、低功耗、音质好的流媒体播放器。本文依据软硬件协同优化理念,分别对解码端进行浮点代码定点化处理、流程控制敏感模块调整、解码函数算法改进、eMAC硬件单元加速、处理器内置SRAM执行周期加速等方案进行优化处理。随后对优化后的MP3解码器集成HTTP协议模块,使之能够实现流媒体点播。最后将集成后的流媒体播放器成功移植到Freescale公司MCF5253EVBE平台上,并搭建流媒体服务器进行测试验证,测试结果表明本文设计的嵌入式流媒体播放器不仅能够实现对本地音频文件和局域网媒体流的正确解码播放,而且解码输出音质好、执行速率快、功耗低,完全满足在嵌入式中低端产品中的应用。

关键词：流媒体 μClinux MP3 软硬件协同 HTTP

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软硬件协同发展构建多元化行业生态体系

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智能网联汽车 2024年第4期 26-27页

作者：佳一《智能网联汽车》编辑部

在智能汽车技术浪潮的推动下,中国汽车产业正步入一个全新的发展阶段。北斗智联科技有限公司总裁张敬锋在2024首届中国(重庆)智能汽车基础软件生态大会暨第三届中国汽车芯片高峰论坛上发表重要演讲,深入剖析了电智时代软硬件协同发展的... 详细信息

在智能汽车技术浪潮的推动下,中国汽车产业正步入一个全新的发展阶段。北斗智联科技有限公司总裁张敬锋在2024首届中国(重庆)智能汽车基础软件生态大会暨第三届中国汽车芯片高峰论坛上发表重要演讲,深入剖析了电智时代软硬件协同发展的必然趋势,并分享了北斗智联在构建多元化行业生态体系方面的探索与实践。

关键词：生态体系软硬件协同中国汽车产业智能汽车重要演讲探索与实践多元化高峰论坛

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软硬件协同的计算机组成课程实验

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计算机教育 2018年第7期 151-154页

作者：彭蔓蔓吴强李建江湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410082 北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083

针对当前计算机组成课程实验通常偏重硬件设计,对相关软件工具以及整体设计流程关注不够的状况,通过分析计算机组成实验的硬件设计任务特点,提出一种软硬件协同的计算机组成课程实验方案,阐述实验方案在教学中的应用情况。

关键词：计算机组成课程课程实验软硬件协同

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基于软硬件协同的测量摄像机研究与实现

基于软硬件协同的测量摄像机研究与实现

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作者：彭紫一辽宁大学

学位级别：硕士

随着计算机科学技术与电子科技的发展,嵌入式测量摄像机越来越受到重视,并且在军事,医疗,工业,农业和商业等领域都有着广泛的应用。在嵌入式技术中,Cyclone V SoC系列芯片是近几年出现的新产品。这系列芯片将高性能双核Cortex-A9 ARM硬... 详细信息

随着计算机科学技术与电子科技的发展,嵌入式测量摄像机越来越受到重视,并且在军事,医疗,工业,农业和商业等领域都有着广泛的应用。在嵌入式技术中,Cyclone V SoC系列芯片是近几年出现的新产品。这系列芯片将高性能双核Cortex-A9 ARM硬核与可编程逻辑紧密集成到了一起。通过这样的结合使其既有处理器处理复杂算法的优势,又保留了传统的FPGA所具有的特点。论文通过研究DE1-SoC开发板与软硬件协同设计方法,针对桥梁挠度测量,设计并实现了测量摄像机。与传统的基于计算机的测量摄像机和基于嵌入式系统的测量摄像机相比简化了系统又使得系统设计变得更加灵活,并且满足当前测量摄像机对于图像传输与测量的功能和性能的需求。本设计也使得硬件部分与软件部分并行化成为可能。论文的主要研究内容如下:首先在分析当前嵌入式测量摄像机设计架构的基础上,对比各种架构的特点,提出以DE1-SoC为平台设计基于软硬协同的测量摄像机。通过研究DE1-SoC开发板的相关知识和软硬件协同设计方法,进行系统的需求分析并给出合适的软硬件架构设计。然后在架构设计的基础之上对各个功能模块进行详细设计。在FPGA逻辑部分的设计包括:图像采集模块、图像处理模块、图像传输模块。针对桥梁挠度测量,在HPS部分的设计包括图像处理软件和人机交互设计。并且为该测量摄像机设计了专用的图像传输驱动程序,实现了OpenCV的移植与***的移植,为系统设计实现提供了高效的方案。最后通过实验总结了本测量摄像机系统,并对下一步研究方向进行了简要说明。

关键词：测量摄像机软硬件协同 Cyclone V SoC DE1-SoC Open CV Node.js

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YHFT-DSP E-Bus软硬件协同仿真平台的设计与实现

YHFT-DSP E-Bus软硬件协同仿真平台的设计与实现

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作者：黄虹国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着信息化时代的发展,数字信号处理器(DSP)已在社会生活的各个领域得到广泛应用。不断扩张的应用领域在促进DSP的性能飞速发展的同时,也对片上外设接口技术提出了更高的要求。YHFT-DSP是本校自主研制的一款32位高性能定点DSP,提出了一... 详细信息

随着信息化时代的发展,数字信号处理器(DSP)已在社会生活的各个领域得到广泛应用。不断扩张的应用领域在促进DSP的性能飞速发展的同时,也对片上外设接口技术提出了更高的要求。 YHFT-DSP是本校自主研制的一款32位高性能定点DSP,提出了一种新型的总线接口——主机扩展总线(E-Bus)。此接口对传统的主机接口功能和传输带宽都进行了扩展,能够更有效地支持各种同步、异步的商业标准主机总线协议。为了更好的研制、测试与应用开发这一新型接口,本文设计了基于E-Bus的一套软硬件协同仿真平台,实现了主机与YHFT-DSP之间的高速通信机制与E-Bus特有的主从转换功能。主要贡献如下: 深入研究E-Bus总线协议特点,结合YHFT-DSP全芯片的仿真开发要求,合理规划了E-Bus仿真平台的系统架构,提出了软硬件协同仿真的设计目标。对仿真平台的系统功能进行全面分析,设计了一套基于FPGA的硬件控制平台,为主机与YHFT-DSP之间的通信提供了高效的管理机制。设计了仿真专用寄存器空间从而使硬件平台可控性得以提高,并通过灵活的调度策略对复杂的数据与控制流通路进行有效管理。与主机的通信协议采用了异步的主机接口模式,增强了仿真平台的兼容性与可扩展性,并与有效的E-Bus接口控制机制共同实现了动态的主从转换功能。同时充分利用FPGA资源,实现了硬件功能。为实现人机交互式仿真,设计了一套主机软件,有效利用了USB2.0这一高速数据传输接口与主机进行通信。采用PC机-USB接口芯片的主机模式,简化了对USB2.0接口的控制。利用固件设计、驱动生成与仿真应用程序的有机结合,提供了一个功能完整、可操作性极强的软件控制平台,真正实现了软硬件协同。本文最后对系统进行全面的验证与调试,结果表明E-Bus软硬件协同仿真平台能正确、稳定运行,并实现了YHFT-DSP E-Bus基本功能的仿真测试。

关键词： DSP E-Bus 主机接口仿真平台软硬件协同 FPGA 协议变换器 EZ-USB FX2 仿真协同软件

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软硬件协同的遗传算法设计

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计算机技术与发展 2021年第11期31卷 114-121页

作者：聂鑫殷若兰刘海峰智能机器人湖北省重点实验室湖北武汉430205 武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205 华为技术有限公司广东深圳518000

针对软件和硬件实现方式各自的优点及不足,提出了遗传算法的软硬件协同设计方法,并且将这种方法在FPGA上进行了具体的实现。首先对遗传算法流程中的各个模块进行了详细的分析,根据软硬件的不同特点以及设计实现的目标,对遗传算法的功能... 详细信息

针对软件和硬件实现方式各自的优点及不足,提出了遗传算法的软硬件协同设计方法,并且将这种方法在FPGA上进行了具体的实现。首先对遗传算法流程中的各个模块进行了详细的分析,根据软硬件的不同特点以及设计实现的目标,对遗传算法的功能模块进行了软硬件划分,然后对硬件实现的部分进行了详细的介绍,包括模块之间的连接,模块的内部状态机,模块的端口,所有硬件模块的功能仿真。同时,为了保证软硬件之间的正常通讯,提出了一种新的软硬件交互通讯协议。最后将硬件实现部分做成通用IP核,方便其他设计者使用,并给出了软硬件协同的遗传算法在二进制问题和0-1背包问题两个实例中的具体应用数据。通过与纯软件实现方式的实验数据进行比较,提升了算法运行时间50%的效率,且算法的收敛性保持一致,进一步验证了该算法的适用性及高效性。

关键词：遗传算法 FPGA 软硬件协同软硬件划分 IP核 0-1背包问题

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基于流水线和软硬件协同的CNN加速平台设计

基于流水线和软硬件协同的CNN加速平台设计

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作者：崔江伟北京化工大学

学位级别：硕士

随着电子技术的发展,越来越多的深度学习算法被部署到图形处理器(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等并行架构硬件平台上。作为深度学习的代表算法之一,卷积神经网络(CNN)的结构比较特殊,包含了大量的乘加法运算,也涉... 详细信息

随着电子技术的发展,越来越多的深度学习算法被部署到图形处理器(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等并行架构硬件平台上。作为深度学习的代表算法之一,卷积神经网络(CNN)的结构比较特殊,包含了大量的乘加法运算,也涉及了大量的内存数据访问,因此如何设计出计算性能和功耗相平衡的架构是设计人员首要关注的问题。目前常见的硬件架构中,FPGA兼具运算效率高和功耗低的优点,可被用来设计CNN加速平台。传统基于FPGA的CNN硬件加速方法往往存在网络参数量巨大、吞吐量不佳、同构加速平台的效率局限性等问题。考虑到参数定点化、流水线技术和多结构加速平台的优势,本文将这三种技术结合,研究了基于流水线技术和软硬件协同的CNN加速方法,主要工作和创新点如下:(1)研究了 CNN参数的定点量化方法。针对CNN参数量庞大、在卷积运算时产生大量中间数据、传统浮点数量化不利于片上存储的问题,将图像和权值参数均量化为16bit定点数,减少了乘加运算的复杂性以及与片外存储的交互,节省了大量运算时间。(2)提出了高度流水线化的CNN运算结构。针对加速平台中吞吐量不足的问题,研究了 CNN前向传播模型的特性,并结合流水线技术,对模型中的卷积模块、池化模块和存储交互模块等设计了多级流水线,通过提高系统的整体工作频率,来提升加速系统的吞吐量。(3)研究了结合ARM和FPGA的软硬件协同加速方法。针对单一FPGA平台不能同时满足时序控制优化和并行运算效率的局限性,将CNN控制和计算部分分离,分别在ARM和FPGA架构平台上实现,这样设计充分发挥了异构平台的软硬件特性,提高目标分类的实时性和效率。以LeNet-5和VGGNet-16两种典型CNN模型为例进行设计实现,分别利用MNIST数据集和ImageNet数据集进行测试,从系统仿真和板级测试两方面来进行结果验证,在MNIST数据集上准确率为98.7%,在计算性能方面可以达到11.24GOP/s。在ImageNet数据集上准确率为91.5%,在计算性能方面可以达到542.8GOP/s。本文结构对两种模型的测试性能结果较其它FPGA加速平台具有更高的能效比。

关键词：卷积神经网络现场可编程门阵列硬件加速器流水线并行结构软硬件协同

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边缘计算场景下的卷积神经网络软硬件协同加速器设计

边缘计算场景下的卷积神经网络软硬件协同加速器设计

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作者：画芊昊中北大学

学位级别：硕士

卷积神经网络自诞生以来,因其出色的性能在机械视觉、自然语言处理等领域中扮演着重要的角色。但随着网络的不断发展,其精度在不断提升的同时带来的是不断变化的卷积算子和越来越庞大的网络规模。这使得在“边”和“端”这些片上资源有... 详细信息

卷积神经网络自诞生以来,因其出色的性能在机械视觉、自然语言处理等领域中扮演着重要的角色。但随着网络的不断发展,其精度在不断提升的同时带来的是不断变化的卷积算子和越来越庞大的网络规模。这使得在“边”和“端”这些片上资源有限且功耗要求高的场景下部署高性能卷积神经网络变的愈发困难。针对这一问题,本文设计了一种边缘计算场景下基于FPGA的低功耗轻量化神经网络实时量化推理的软硬件协同加速结构。首先,提出一种基于‘错峰’计算和总线动态分配的访存优化方案。本文通过分析网络的特点,采用分层计算和乒乓缓存的方式可以减少‘高峰’时的访存事务。通过设计灵活的DMA模块实现feature＿ram和weight＿ram访存总线的动态分配提高‘高峰’时总线带宽。其次,针对PW卷积与DW卷积的共性,本文设计了一种固定乘法阵列,通过改变输入和输出数据流的形式实现两种卷积的加速结构。并针对非对称量化推理期间参数减去量化偏置后会产生溢出的问题重新设计了基于DSP48e2的双乘法器使其可以实现双int9乘法。再者,本文设计了一种基于LUTram的滑动窗结构,与直接使用移位寄存器的方法相比节省了6x的LUT资源。然后,整个加速结构整体采用流水线和时序友好型设计,最大化释放加速器性能和总线带宽。使用模块间和模块内双流水的方式,加速器最终在所部署平台资源使用率超过80%的情况下实现300Mhz的高速运行。加速模块除锁相环和大型RAM外均采用HDL和源语设计,有很强的移植性。最后,采用软硬件协同的形式,在ARM端部署ARMNN推理框架使其处理输入层计算,使得ARM与FPGA在时间线上也形成一种流水结构。同时开发有桌面端C++应用程序,自动根据不同的输入尺寸生成加速器顶端中枢模块所需参数。本文所提加速结构在XCZU3EG实现了125GOPs的吞吐率,推理速度相对于移动端ARM CPU提高了7.5倍,相比于高性能CPU速度提升了17%而功耗仅为其十分之一。相比于桌面级GPU,能效比实现了3.5倍的提升。与其他FPGA上的同类型加速器相比,在性能密度(GOPS/LUT)、功率效率(GOPS/W)和DSP效率(GOPS/DSP)上均有优势。证明本文实现的硬件加速器具有高性能密度和高能效比的优点,完全适合于硬件环境严苛且实时性要求较高的边缘计算场景。

关键词： FPGA 加速器卷积神经网络软硬件协同边缘计算

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软硬件协同视频编码器中码率控制的实现

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集成电路应用 2019年第8期36卷 11-13页

作者：陈瑞阳上海兆芯集成电路有限公司上海201203

视频编码器中的码率控制模块可以通过调整量化参数QP来控制每一帧的比特数,使编码器输出比特流具有比较平滑的比特率曲线。提出一种软硬件协同视频编码器中的码率控制实现方法,可以应用于大部分具有通用运算单元的视频编码器中。

关键词：集成电路设计视频编码器码率控制 HEVC 软硬件协同

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