基于OpenCL并行加速算法研究及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)、數(shù)字信息化的不斷進(jìn)步，并行計(jì)算已經(jīng)深入高性能開發(fā)的各個(gè)領(lǐng)域，單平臺單計(jì)算的速度和性能已完全不能滿足人們的需求，高性能低功耗的平臺成為了未來發(fā)展的趨勢。從單核到多核，從CPU、GPU、DSP到FPGA，再到它們之間的多核組合，甚至基于 OpenCL的 GPU異構(gòu)平臺雖然實(shí)現(xiàn)了并行計(jì)算的性能提升，但是都沒能解決硬件和軟件協(xié)同設(shè)計(jì)的難題。Altera面向OpenCL的SDK的提出結(jié)合了FPGA強(qiáng)大的并行體系結(jié)構(gòu)和OpenCL并行

2、編程模型，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的系統(tǒng)功能，在超低功耗基礎(chǔ)下實(shí)現(xiàn)高性能。利用這一 SDK，熟悉 C語言的系統(tǒng)開發(fā)人員和編程人員能夠迅速方便的在高級語言環(huán)境中開發(fā)高性能、高功效、基于FPGA的應(yīng)用。
　　本文首先研究了并行異構(gòu)的相關(guān)知識，總結(jié)了當(dāng)前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及目前存在的問題；繼而對OpenCL的并行架構(gòu)做了詳細(xì)的解析，并詳細(xì)對比了它在CPU、GPU和FPGA平臺上實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
　　然后介紹了在FPGA上實(shí)現(xiàn)OpenCL的優(yōu)勢及實(shí)現(xiàn)

3、的方法和架構(gòu)，并詳細(xì)介紹了在DE5-NET FPGA平臺上開發(fā)OpenCL的開發(fā)環(huán)境以及實(shí)現(xiàn)方法等。
　　最后本文分別以稀疏矩陣向量乘法(SpMV)和圖像Sobel邊沿檢測算法為實(shí)驗(yàn)對象，分析算法內(nèi)存在的并行性，并在DE5-NET FPGA平臺上用OpenCL加速內(nèi)核算法，并與基本的GPU平臺相比較，進(jìn)行性能測試，分析比較加速效果及功耗。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)CPU的串行算法和基于GPU平臺上采用OpenCL加速相比，本