可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)兼具通用處理器(General-Purpose Processor，GPP)和專用集成電路(Application Specific Integr—ated Circuits，ASIC)的特點(diǎn)，既可以提供硬件高速的特性，又具有軟件可以重新配置的特性。而動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)技術(shù)是可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)的最新進(jìn)展之一。該技術(shù)的要點(diǎn)就是在系統(tǒng)正常工作的情況下，修改部分模塊的功能，而系統(tǒng)其它模塊能夠照常運(yùn)行，這樣既節(jié)約硬件資源，又增強(qiáng)了系統(tǒng)靈活性。 可重構(gòu)SoC既可以在處理器上進(jìn)行編程又可以改變FPGA內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)，這使得SoC系統(tǒng)既具有處理器善于控制和運(yùn)算的特點(diǎn)，又具FPGA靈活的重構(gòu)特點(diǎn)；由于處理器和FPGA硬件是在同一塊硅片上，使得它們之間的通信寬帶大大提高，這種平臺(tái)很適合于容錯(cuò)算法的實(shí)現(xiàn)。 本文基于863計(jì)劃項(xiàng)目；動(dòng)態(tài)重構(gòu)計(jì)算機(jī)的可信實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)研究應(yīng)用于惡劣環(huán)境中FPGA自我容錯(cuò)的體系結(jié)構(gòu)，提出了一套完整的SoC系統(tǒng)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方案，并研究其實(shí)現(xiàn)技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的硬件平臺(tái)和軟件算法，并驗(yàn)證成功。 論文取得了如下的創(chuàng)新性研究成果： 1、設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)的硬件平臺(tái)，包括高性能的FPGA(內(nèi)含入式處理器PowcrPC)、PROM、SRAM、FLASH、串口通信等硬件模塊。 2、說明了動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)。 3、提出了一種基于動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的方法，不需要外部處理器干預(yù)，由嵌入式處理器負(fù)責(zé)管理整個(gè)過程。 4、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了嵌入式處理器運(yùn)行時(shí)需要的軟件，主要有兩個(gè)功能，首先是從CF卡中讀入重構(gòu)所需的配置文件，并將配置文件寫進(jìn)FPGA內(nèi)部的配置存儲(chǔ)器中，改變FPGA內(nèi)部的功能。其次，是實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)技術(shù)的算法。
標(biāo)簽： FPGA 動(dòng)態(tài) 容錯(cuò)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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軟件通信體系架構(gòu)(SCA)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用軟件無線電平臺(tái)，從而使軟件無線電平臺(tái)的成本得到顯著降低，應(yīng)用靈活性得到極大增強(qiáng)。雖然SCA通過CORBA機(jī)制很好地解決了通用處理器設(shè)備波形組件的互連互通和可移植問題，但是這種機(jī)制不能很好地適用于FPGA這種專用處理器。隨著FPGA處理性能的不斷提升，它在SCA系統(tǒng)中的作用越來越突出。因此，如何在SCA系統(tǒng)中很好地集成FPGA波形，如何提高FPGA波形的可移植性就成為當(dāng)前軟件無線電研究領(lǐng)域中一個(gè)非常重要的研究課題。 論文首先通過對(duì)現(xiàn)有的旨在解決FPGA波形可移植性的協(xié)議和規(guī)范進(jìn)行了研究，深入分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。接下來對(duì)MHAL規(guī)范、CP289協(xié)議、OCP接口規(guī)范中的方法加以融合和優(yōu)化，提出了新的FPGA可移植波形結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)既為FPGA波形設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，又實(shí)現(xiàn)了波形應(yīng)用的分離，同時(shí)還通過OCP接口實(shí)現(xiàn)了波形組件運(yùn)行環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化，真正實(shí)現(xiàn)了波形的可移植。 其次，論文根據(jù)提出的波形結(jié)構(gòu)，結(jié)合CP289協(xié)議中的操作要求，在原本過于簡(jiǎn)單的MHAL消息格式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了細(xì)化，同時(shí)具體給出了MHAL消息封裝結(jié)構(gòu)和MHAL消息解析結(jié)構(gòu)的處理流程，實(shí)現(xiàn)了FPGA波形在SCA系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)通信。論文通過對(duì)CP289協(xié)議的深入研究，結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，提出了具體化的容器結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步進(jìn)行了容器中組件控制模塊、互連模塊和本地服務(wù)模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了波形應(yīng)用的分離。論文以O(shè)CP規(guī)范為基礎(chǔ)，依據(jù)CP289協(xié)議中對(duì)組件接口的約束，設(shè)計(jì)了幾種典型的組件OCP接口，使得波形組件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相分離，并真正實(shí)現(xiàn)了波形運(yùn)行環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化。 最后，論文根據(jù)所設(shè)計(jì)的波形結(jié)構(gòu)和組件接口設(shè)計(jì)了一個(gè)FPGA驗(yàn)證波形，通過波形的實(shí)現(xiàn)，證明FPGA波形組件可以像GPP波形組件一樣可加載、可裝配、可部署、可裝配，驗(yàn)證了論文所設(shè)計(jì)的FPGA波形是與SCA兼容的。另外，通過對(duì)波形組件移植試驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的波形結(jié)構(gòu)和組件接口能夠?yàn)椴ㄐ谓M件提供很好的可移植性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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準(zhǔn)確量化和預(yù)測(cè)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳水通量對(duì)于理解陸氣間相互作用，預(yù)測(cè)未來氣候變化和控制溫室效應(yīng)具有重要意義。通量觀測(cè)和模型模擬是目前研究碳水通量的兩種主要方法。通量觀測(cè)精度較高，但觀測(cè)范圍局限、站點(diǎn)分布不均勻，易受環(huán)境影響，難以區(qū)域擴(kuò)展；模型模擬可實(shí)現(xiàn)不同尺度參量估算，但由于理想化假設(shè)、模型參數(shù)和驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)等限制，導(dǎo)致其模擬結(jié)果往往與真實(shí)值存在較大偏差。模型-數(shù)據(jù)融合方法主要是通過參數(shù)估計(jì)和數(shù)據(jù)同化兩種技術(shù)集成觀測(cè)和模型信息，建立兩者相互制約調(diào)節(jié)的優(yōu)化關(guān)系，以提高模型結(jié)果與真實(shí)值之間的匹配程度。基于該思路，本研究在地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、遙感衛(wèi)星資料以及相關(guān)氣候環(huán)境數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)突破全球動(dòng)態(tài)植被模型（Lund-Potsdam-Jena Dynamic Globa Vegetation Model.LPJ-DGVM）敏感參數(shù)優(yōu)化方法，獲取適宜中國的參數(shù)化方案：在此基礎(chǔ)上，引入數(shù)據(jù)同化算法，將遙感衛(wèi)星產(chǎn)品信息與模型相融合，在模擬過程中不斷校正原有模型模擬軌跡，提高模型適用性。將以上改進(jìn)的模型推廣至中國區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)20002015年中國地區(qū)總初級(jí)生產(chǎn)力（Gross Primary Productivity GPP）和敬發(fā)（Evapotranspiration，ET的空間格局模擬及分析。主要結(jié)論如下1）將LP」DGwM中所選出的22個(gè)可調(diào)參數(shù)（涉及光合、呼吸、水平衡異速生長(zhǎng)、死亡、建立以及土壤和掉落物分解共七個(gè)作用領(lǐng)域）在各自取值范圍內(nèi)隨機(jī)獲得不同的參數(shù)組合，結(jié)果表明22個(gè)參數(shù)可引起GPP和ET模擬結(jié)果產(chǎn)生較大的不確定性，尤其集中在生長(zhǎng)季。所有站點(diǎn)GPP相對(duì)不確定性（Relative Uncertainty，RU）基本保持在09-1.25之間，不具有明顯的年際變異性：ET相對(duì)不確定性RU月變化趨勢(shì)明顯，且基本處于0.5以下，明顯低于GPP，說明所篩選的22個(gè)參數(shù)對(duì)GP模擬產(chǎn)生的影響更為顯著。
標(biāo)簽： 數(shù)據(jù)融合
上傳時(shí)間： 2022-03-16
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