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    【开源】竖亥:实测FPGA平台上HBM的惊人带宽!

    随着高带宽内存(HBM)的发展,FPGA正变得越来越强大,HBM 给了FPGA 更多能力去缓解再一些应用中遇到的内存带宽瓶颈和处理更多样的应用。然而,HBM 的性能表现我们了解地还不是特别精准,尤其是在 FPGA 平台上。这篇文章我们将会在HBM 的说明书和它的实际表现之间建立起桥梁。我们使用的是一款非常棒的 FPGA,Xilinx ALveo U280,有一个两层的HBM 子系统。在最后,我们提出了竖亥,一款让我们测试出所有HBM 基础性能的基准测试工具。基于FPGA 的测试平台相较于CPU/GPU 平台来说会更位准确,因为噪声会更少,后者有着复杂的控制逻辑和缓存层次。我们观察到 1)HBM 提供高达425 GB/s 的内存带宽,2)如何使用HBM 会给性能表现带来巨大的影响,这也印证了揭开 HBM 特性的重要性,这可以让我们选择最佳的使用方式。作为对照,我们同样将竖亥应用在DDR4上来展现DDR4 和HBM 的不同。竖亥可以被轻松部署在其他FPGA 板卡上,我们会将竖亥开源,造福社会。

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    FPGA基本知识与发展趋势

    FPGA 是英文 Field Programmable Gate Array 的缩写,即现场可编程门阵列,它是在 PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路 (ASIC) 领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。它是当今数字系统设计的主要硬件平台,其主要特点就是完全由用户通过软件进行配置和编程,从而完成某种特定的功能,且可以反复擦写。在修改和升级时,不需额外地改变 PCB 电路板,只是在计算机上修改和更新程序,使硬件设计工作成为软件开发工作,缩短了系统设计的周期,提高了实现的灵活性并降低了成本,因此获得了广大硬件工程师的青睐。

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    FPGA大赛【一】设计概述

    随着各类图像旋转算法的层出不穷,图像旋转逐渐成为近年来各类赛事的热门赛 题。然而在基于 FPGA 的图像旋转设计方面,可行的方案较少。因此,我们本次采用了国产紫光同创的 PGL22G 这块开发板进行图像旋转方案的设计,制作成了一个完整的具有快速处理,实时显示的系统。本作品从图像旋转这一经典的问题出发,采用 CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法,结合图传技术,实时显示技术,以 FPGA 作为核心处理器,通 过自制的上位机软件实现软件对硬件的精确控制,达到对摄像头采集的图像进行实时旋 转并且显示的目的,并且可以通过上位机对旋转后的图像进行显示模式,灰度阈值的设定。本设计的核心思路为:在图像旋转设计中,插入一个图像旋转模块。将从摄像头缓存的图像先读取出来,组合成一帧旋转的图像后再写入 ddr 中,再由显示驱动模块读取进行显示。

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