天文圖像差異算法專用硬件設(shè)計與SOC實現(xiàn).pdf

1、隨著處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理器在一定程度上有了很大的應(yīng)用范圍，而可配置處理器可以對具體應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)配置，從而可以得到不同運算模塊的硬件電路。通過對其進(jìn)行編程管理，達(dá)到最終功能的實現(xiàn)。用可配置處理器完成數(shù)據(jù)密集型的運算任務(wù)時，比通用微處理器具有更強的計算能力，比ASIC(Application Specific Integrated Circuit)架構(gòu)具有更大的靈活性，可加快研發(fā)周期，同時在功耗方面低于通用數(shù)字信號處理器。本論文設(shè)計

2、了一個面向天文圖像差異算法的可配置處理器一傳輸觸發(fā)架構(gòu)(TTA，Transport-TriggeredArchitecture)的T℃ore模型。選擇應(yīng)用之后，根據(jù)配置相關(guān)的參數(shù)就可生成一款針對特定領(lǐng)域的T℃ore處理器的硬件電路。
　　 本論文對天文圖像差異算法進(jìn)行詳細(xì)的歸納與分析，對降晰函數(shù)，核函數(shù)以及相關(guān)的求解方法，不同天空背景環(huán)境下的情況進(jìn)行分析處理。這些分析，為T℃ore處理器的功能單元設(shè)計提供算法的依據(jù)，T℃ore的

3、結(jié)構(gòu)包含整體架構(gòu)設(shè)計、內(nèi)部核心單元、指令格式、流水線、網(wǎng)絡(luò)通路、存儲器和最終的系統(tǒng)編址等。其中基于算法的功能單元是影響整個處理器的關(guān)鍵部件，對數(shù)據(jù)處理的實時性起關(guān)鍵作用，有效合理的對其優(yōu)化，更可以提高系統(tǒng)整體的速度。
　　 在硬件驗證中，本論文利用XILINX FPGA的XUPV5-LX110T系列MACROBLAZE作為主處理器，T℃ore為協(xié)處理器，搭建一個嵌入式SOC(Systemon Chip)開發(fā)系統(tǒng)。通過SOC實現(xiàn)后

4、，系統(tǒng)頻率最終跑到100M以上。T℃ore處理器的硬件架構(gòu)設(shè)計已經(jīng)通過了前期的仿真、驗證及最后的板級系統(tǒng)調(diào)試。為了進(jìn)一步提高速度，本文采用多核異構(gòu)T℃ore處理器的并行處理方案，這可以充分發(fā)揮T℃ore處理器的數(shù)據(jù)密集型運算的特點。通過最后的SOC實現(xiàn)，T℃ore處理器和普通的PC機軟件實現(xiàn)相比，在功能正確的基礎(chǔ)上，計算速度得到有效提高。功耗得到大大降低，雙核功耗僅為軟件實現(xiàn)時的2.3％。通過這種架構(gòu)實現(xiàn)，再次證明了T℃ore處理器可以