面向VOD服務(wù)的FPGA加速器的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)帶寬的提高,視頻點(diǎn)播(Video-on-Demand, VOD)成為了一種研究熱點(diǎn)。視頻流服務(wù)器集群規(guī)模的增大使得服務(wù)器的功耗增大,而視頻傳輸對帶寬的高需求也對帶寬消耗提出了限制。為了降低視頻流服務(wù)器的功耗以滿足綠色計算的需求,并節(jié)省帶寬以避免帶寬擁擠問題,本文研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA硬件的視頻點(diǎn)播加速器架構(gòu)。FPGA具有低功耗、可重構(gòu)和便于編程的特點(diǎn)。FPGA便于編程的特點(diǎn)使得在短期內(nèi)能夠快速實(shí)現(xiàn)原型系統(tǒng)

2、并對其進(jìn)行驗(yàn)證;FPGA的可重構(gòu)特點(diǎn)使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以依據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行動態(tài)更改,從而發(fā)揮出最優(yōu)的性能;同時,FPGA相比于通用CPU具有較低的功耗。
　　本文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新之處在于:第一、設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種通用的硬件視頻點(diǎn)播加速器架構(gòu)?；贔PGA可重構(gòu)的特點(diǎn),通過對系統(tǒng)進(jìn)行部分重構(gòu),這種架構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)對不同的視頻文件進(jìn)行點(diǎn)播支持。第二、設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于標(biāo)準(zhǔn)HTTP協(xié)議進(jìn)行視頻點(diǎn)播的硬件結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的支持使得用戶可以直接通過瀏

3、覽器對FPGA硬件視頻點(diǎn)播加速器進(jìn)行訪問,而不需要依賴于專用的客戶端,從而能夠方便地部署在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中。第三、設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于HTTP協(xié)議的文件動態(tài)分塊與傳輸方法。采用動態(tài)分塊方法,僅傳輸必要的媒體數(shù)據(jù),減少無效數(shù)據(jù)的傳輸,從而節(jié)省帶寬。
　　基于Xilinx Virtex6 FPGA,本文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種視頻點(diǎn)播加速器原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)工作量大,編碼與調(diào)試工作非常復(fù)雜。實(shí)現(xiàn)結(jié)果——FPGA總體資源使用為30％左右,工作頻