基于FPGA的多项式乘法计算方法研究及应用

来源 :广西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tomjerry2005
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多项式乘法计算应用于许多通信系统、信号电路以及图像处理算法中。在多项式乘法计算中,系统往往需要对大量数据进行高效处理,并输出结果。研究多项式乘法计算的关键,在于多项式矩阵乘法的应用与运算。随着多项式矩阵乘法结构日趋复杂,大型矩阵的高效运行和计算正不断面临更大挑战。由于多项式具有多变量、大规模等特点,目前仅依靠软件算法尚不足以满足实际需求。因此,亟需一种硬件加速平台的方式,以适应于多项式乘法日趋复杂的表达式。随着FPGA、大规模集成电路制造、存储器接口以及EDA工具的不断发展,硬件平台应用于多项式乘法计算成为可能。本文介绍了基于FPGA平台上,采用Xilinx ZYNQ平台和Xilinx Vivado设计套件工具,对多项式乘法计算平台的设计与实现。针对多项式乘法计算平台的研究,本文主要进行了以下工作:1、基于ZYNQ平台高效率低能耗的优点,研究建立了一个多项式乘法的硬件体系结构。研究选用硬件描述语言,并通过流水线和数据流的形式,以实现多项式矩阵乘法的运算。在硬件平台上,针对各功能模块划分,研究进行了设计。研究选取不同规模的实验数据,对设计实现的硬件平台进行多项式乘法矩阵运算实验。从运算结果分析得出,平台可以良好的实现多项式乘法的矩阵运算。2、研究结合软硬件平台优势,提出了一种软硬件协同设计与验证框架。通过此框架的设计,实现了针对基于硬件平台为主的多项式乘法计算平台的软硬件协同设计、实现与验证。同时,研究实现了根据运算需求动态生成硬件平台参数和语句的功能。通过软硬件平台的运算,实现了对运算结果的验证。另外,结合软件平台的优势,该框架为多项式乘法硬件体系结构提供了原始数据生成、打印输出结果等辅助功能。最后通过实验运算结果和验证结果,结合实验数据的统计分析,可以得出一个结论。实验结果表明,在本文所提出的基于FPGA平台的多项式乘法计算平台中,运算的结果具有正确性。相对于仅依靠单纯的软件算法平台,研究的平台具有运算时间更短和运算速度更快的特点。此外,研究还在加解密算法、SAT求解问题等方面进行了简单应用。
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