面向節(jié)能大數(shù)據(jù)中心的計(jì)算平臺(tái)核心技術(shù)研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化的推進(jìn)，越來越多的數(shù)據(jù)信息需要被及時(shí)處理。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的結(jié)合逐漸成為人類認(rèn)識(shí)客觀世界的一種新工具，而承載這一工具的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，其主要職責(zé)是在internet網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上傳遞、加速、展示、計(jì)算、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，因此它必須具有及時(shí)應(yīng)對(duì)各類復(fù)雜任務(wù)和迅速處理海量信息的能力，此外，隨著全球數(shù)據(jù)中心規(guī)模和數(shù)量的迅速增長，數(shù)據(jù)中心的高能耗問題迫切需要得到解決。
　　本論文

2、對(duì)國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心計(jì)算平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研和分析，發(fā)現(xiàn)目前數(shù)據(jù)中心主要面臨提高性能、降低功耗和提高靈活性等需求。而目前通過多核CPU-GPU異構(gòu)計(jì)算來加速數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的方案只能帶來性能上的提升，功耗、靈活性等滿足不了日益增長的需求。鑒于FPGA本身的特點(diǎn)及近年來FPGA器件和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況，本文考慮將FPGA運(yùn)用到數(shù)據(jù)中心計(jì)算平臺(tái)，探索解決數(shù)據(jù)中心計(jì)算平臺(tái)面臨的性能、功耗、靈活性等問題的途徑和方法。
　　本論文從低功耗數(shù)據(jù)

3、中心計(jì)算平臺(tái)的硬件加速這一目標(biāo)出發(fā)，以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的軟硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)，對(duì)硬件加速的相關(guān)理論和基于 FPGA的實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了深入探討，對(duì)可以用到數(shù)據(jù)中心硬件加速的最新技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　論文主要內(nèi)容包括：對(duì)硬件加速相關(guān)概念和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行介紹和分析，對(duì)Xilinx的新型器件Zynq-7000的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用等進(jìn)行了探討，挖掘出最新的FPGA應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心計(jì)算平臺(tái)的潛質(zhì)，并探索采用 FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心加速的方法和途徑；研究了部分可

4、重構(gòu)技術(shù)，對(duì)該技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心計(jì)算平臺(tái)的優(yōu)勢進(jìn)行了分析，并對(duì)該技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探索；詳細(xì)介紹和分析了高級(jí)綜合技術(shù)及其在 FPGA編程方面的優(yōu)勢，然后探討了基于高級(jí)綜合技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，對(duì)高級(jí)綜合的C代碼的編碼技巧進(jìn)行了詳細(xì)討論，并給出了一個(gè)自創(chuàng)的檢測C編碼風(fēng)格的腳本，最后基于高級(jí)綜合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心里邊常用的矩陣乘法運(yùn)算和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。
　　經(jīng)本文的研究與探索，將FPGA運(yùn)用到數(shù)據(jù)中心計(jì)算平臺(tái)是有潛力的，且能有效解決目前