检索结果-南通市图书馆

一种基于软硬件协同的程序安全关键数据动态保护机制

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计算机工程与科学 2016年第2期38卷 249-254页

作者：岳虹王蕾邓宇刘磊 61070部队国防科学技术大学计算机学院信息保障技术重点实验室

针对内存和片外总线可能遭受的物理攻击,为保护内存数据安全,提出了一种基于软硬件协同的程序安全关键数据动态保护机制,提取用户定义的安全关键数据放置于安全区域,并且采用动态完整性验证的方式来判断其是否遭到篡改。与传统的程序内... 详细信息

针对内存和片外总线可能遭受的物理攻击,为保护内存数据安全,提出了一种基于软硬件协同的程序安全关键数据动态保护机制,提取用户定义的安全关键数据放置于安全区域,并且采用动态完整性验证的方式来判断其是否遭到篡改。与传统的程序内存数据保护机制相比,该机制具备能够预防基于硬件及软件的攻击、节约片上和片外存储空间、完整性运算量小、安全效能高等优点。

关键词：程序安全关键数据软硬件协同动态保护

一种基于JTAG的软硬件协同SOC调试接口

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微电子学与计算机 2007年第11期24卷 34-37页

作者：刘洋吴王华周晓方周电复旦大学微电子系专用集成电路和系统国家重点实验室上海201203

提出了一种处理器片上调试系统。使用科学的设计方法学完成了硬件与软件部分的设计,采用优化策略改进了硬件部分,得到了测试覆盖率高、稳定性较高、实时性较好的可调试SOC。软件部分通过层次化设计,连接硬件和UI,具有一定的价值。

关键词： JTAG 软硬件协同全寄存器长链无缝切换长短链结合

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软硬件协同的遗传算法设计

计算机技术与发展 2021年第11期31卷 114-121页

作者：聂鑫殷若兰刘海峰智能机器人湖北省重点实验室湖北武汉430205 武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205 华为技术有限公司广东深圳518000

针对软件和硬件实现方式各自的优点及不足,提出了遗传算法的软硬件协同设计方法,并且将这种方法在FPGA上进行了具体的实现。首先对遗传算法流程中的各个模块进行了详细的分析,根据软硬件的不同特点以及设计实现的目标,对遗传算法的功能... 详细信息

针对软件和硬件实现方式各自的优点及不足,提出了遗传算法的软硬件协同设计方法,并且将这种方法在FPGA上进行了具体的实现。首先对遗传算法流程中的各个模块进行了详细的分析,根据软硬件的不同特点以及设计实现的目标,对遗传算法的功能模块进行了软硬件划分,然后对硬件实现的部分进行了详细的介绍,包括模块之间的连接,模块的内部状态机,模块的端口,所有硬件模块的功能仿真。同时,为了保证软硬件之间的正常通讯,提出了一种新的软硬件交互通讯协议。最后将硬件实现部分做成通用IP核,方便其他设计者使用,并给出了软硬件协同的遗传算法在二进制问题和0-1背包问题两个实例中的具体应用数据。通过与纯软件实现方式的实验数据进行比较,提升了算法运行时间50%的效率,且算法的收敛性保持一致,进一步验证了该算法的适用性及高效性。

关键词：遗传算法 FPGA 软硬件协同软硬件划分 IP核 0-1背包问题

基于SRAM的软硬件协同转置存储器设计与实现

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微电子学 2013年第6期43卷 797-801页

作者：郑艳丽李丽潘红兵李伟沙金南京大学微电子设计研究所南京210093 江苏省光电信息功能材料重点实验室南京210093

转置存储是信号处理中常见的算法,矩阵转置的效率对整个算法(如实时成像算法)的性能有着重要影响。在研究各种矩阵转置方法的基础上,提出了一种基于SRAM的软硬件协同转置存储控制器,利用嵌入式处理器进行控制,具有很好的灵活性与可扩展... 详细信息

转置存储是信号处理中常见的算法,矩阵转置的效率对整个算法(如实时成像算法)的性能有着重要影响。在研究各种矩阵转置方法的基础上,提出了一种基于SRAM的软硬件协同转置存储控制器,利用嵌入式处理器进行控制,具有很好的灵活性与可扩展性,能根据矩阵的不同尺寸选择正确的转置方法。该转置存储控制器采用SRAM作为存储器,使用DMA等外围设备,具有很高的数据输入输出速率。该设计已嵌入到一款异构众核片上网络(NoC)系统,并基于Xillinx V6FPGA芯片,实现了原型演示系统。

关键词：矩阵转置信号处理静态随机存取存储器软硬件协同

基于ESL方法的AVS和H.264通用解码器的软硬件协同设计

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基于ESL方法的AVS和H.264通用解码器的软硬件协同设计

作者：齐晓彬上海交通大学

学位级别：硕士

随着SoC（System on Chip）系统设计复杂度的不断提高,设计前期在系统级别进行软硬件划分对SoC各方面性能的影响日趋增加,迫切需要高效快速性能分析和验证方法学。SoC是软硬件混和的系统,需要对其进行软硬件协同仿真和验证,目前的RTL级... 详细信息

随着SoC（System on Chip）系统设计复杂度的不断提高,设计前期在系统级别进行软硬件划分对SoC各方面性能的影响日趋增加,迫切需要高效快速性能分析和验证方法学。SoC是软硬件混和的系统,需要对其进行软硬件协同仿真和验证,目前的RTL级别的设计方法软硬件协同仿真在整个设计周期的中后期才开始进行,不利于尽早发现设计中的瓶颈。先进的视频解码SoC系统需要在设计前期在系统级别进行软硬件规划,同时在迫切需要高效的性能分析和验证方法平台对算法从架构层次上优化性能。只有采用新的设计方法学才能解决问题。本文将先进的电子系统级设计方法学（Electronic System Level Design Methodology, ESL）引入SoC视频解码系统的设计中,在ARM的ESL设计工具SoC Designer上分析了AVS和H.264解码系统的算法瓶颈,确定了软硬划分的方案,搭建了同时支持AVS和H.264两种标准的混合解码器架构。本文着重对混合解码器中IDCT（离散余弦反变换）算法进行硬件建模,在模型中设计了AVS和H.264的共享机制。在建模过程中对AVS和H.264 IDCT算法提出了合理的硬件加速模型架构,并在ESL平台进行了软硬协同仿真,分析了模型的加速性能,结果表明模型可以大大加快解码的仿真速度。最终建立起的基于ESL的AVS和H.264软硬协同仿真验证的SoC平台证明利用ESL设计工具进行系统设计可以在系统设计早前进行系统性能评估,有效提高软硬仿真验证速度。

关键词： SoC 电子系统级设计 H.264 AVS SystemC 软硬件协同

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计算机专业软硬件协同开发综合实践案例设计

实验技术与管理 2021年第6期38卷 212-216页

作者：林为伟叶福玲陆泽萍张栋福州大学数学与计算机科学学院福建福州350108 福州大学网络信息安全与计算机技术实验教学中心福建福州350108 福州大学至诚学院计算机工程系福建福州350002

为了培养计算机专业学生软硬件协同综合能力及解决复杂工程问题能力,在系统综合实践课程教学中,加入了Docker和树莓派协同的人脸识别应用综合实践案例。文章对该案例教学的设计思路、实验任务分解及具体教学实施过程进行了阐述。并通过... 详细信息

为了培养计算机专业学生软硬件协同综合能力及解决复杂工程问题能力,在系统综合实践课程教学中,加入了Docker和树莓派协同的人脸识别应用综合实践案例。文章对该案例教学的设计思路、实验任务分解及具体教学实施过程进行了阐述。并通过问卷对该案例教学在能力培养、教学形式、挑战度等方面的教学效果进行了评估,结果表明,该案例教学较好地达成了教学目标。

关键词： Docker容器树莓派人脸识别软硬件协同教学案例

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视频编码系统的软硬件协同设计与实现

视频编码系统的软硬件协同设计与实现

作者：许思焱西安电子科技大学

学位级别：硕士

实时视频处理在视频通话、视频现场直播等领域有着广泛的应用,而视频压缩是视频处理中重要的一环。视频压缩技术用于平衡视频压缩率和视频质量之间的矛盾。随着视频压缩技术的进步,在保证相同视频质量的前提下,只需要更少的比特率。但是... 详细信息

实时视频处理在视频通话、视频现场直播等领域有着广泛的应用,而视频压缩是视频处理中重要的一环。视频压缩技术用于平衡视频压缩率和视频质量之间的矛盾。随着视频压缩技术的进步,在保证相同视频质量的前提下,只需要更少的比特率。但是,视频压缩的计算复杂度不断增加,使传统计算机越来越难以完成实时编解码的要求,因而出现了基于专用芯片、基于DSP和基于FPGA的解决方案。由于FPGA技术在集成度,低功耗,并行化和高速方面的快速进步,为软硬件协同应用系统提供了高性能的实现平台。FPGA的两个主要品牌Xilinx和Altera先后分别推出了基于ARM的SoC FPGA芯片,这类芯片内部集成了ARM硬核处理器和可编程逻辑,它们之间通过互联结构通信。ARM-FPGA结构的芯片既能够获得FPGA在图像处理方面的计算优势,又能够充分利用ARM处理器提供的外围设备。本文使用软硬件协同设计的思想,在基于Altera Cyclone V FPGA SoC芯片的DE1SoC FPGA平台上,采用ARM硬核控制及FPGA算法硬件化,设计并实现视频编码系统,使集成电路的工艺和电路系统的进步变为实际应用系统的性能提升。论文测试开源编码器在双核ARM Cortex-A9@800MHz的编码性能,结合测试结果和对实现复杂度的分析,制定整个系统的软硬件划分方案。在分析H.264编码器结构的基础上,详细研究了帧内编码环路中各个功能模块的基本原理,设计并测试了具有3种预测模式的亮度4x4帧内预测模块、具有3种预测模式的色度8x8帧内预测模块、4x4变换模块、2x2 DC变换模块、量化模块,并最终实现整个帧内编码器。论文基于DE1SoC FPGA开发平台,在FPGA端实现视频采集、视频编码和采集图像预览的功能。在ARM端,基于JRTP库实现了编码发送的功能,设计的软件控制FPGA中各IP核执行、封装并发送码流。在PC机上,基于Qt和FFMPEG库,实现接收解码端,完成接收并组合RTP包、解码和实时显示图片的功能。在DE1SoC FPGA开发平台上,实际的运行结果显示,视频系统的编码速率为720P@20帧/s,并且得到的重建图片质量比较好。论文为视频编码系统的软硬件协同设计及实现积累了开发经验,建立了视频编码系统运行的软硬件平台,为后面开展软硬件协同设计的工作打下基础,有一定的实际意义。

关键词：软硬件协同帧内编码 H.264 FPGA

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基于FPGA的软硬件协同图计算加速系统

基于FPGA的软硬件协同图计算加速系统

作者：曾圳华中科技大学

学位级别：硕士

图结构具有高效的表达能力,广泛应用于各类计算领域,诸如社交网络分析,网络搜索等。随着图数据规模指数级爆炸增长,高效性成为图数据处理十分重要的要求。然而,图计算在现有通用处理器架构上存在着严重的不规则访存问题,其处理性能因而... 详细信息

图结构具有高效的表达能力,广泛应用于各类计算领域,诸如社交网络分析,网络搜索等。随着图数据规模指数级爆炸增长,高效性成为图数据处理十分重要的要求。然而,图计算在现有通用处理器架构上存在着严重的不规则访存问题,其处理性能因而受到很大影响,研究面向图计算的硬件加速器成为性能加速的重要途径。现有的图计算加速器通常采用以点为中心的编程模型来充分利用节点间的并行性,在运行过程中使用位图结构维护活跃点集合,从而保证算法的正确执行。然而,基于位图的存储模式需要记录所有节点的执行状态,通常仅在活跃点较多时才具有较好的存储效率,活跃点较少时则会引入大量的无效计算开销,极端情况下,这一性能损失可达40%以上。如何较好地根据图计算活跃量自适应定制图计算硬件结构成为亟待解决的问题。基于FPGA的软硬件协同图计算加速系统通过检测运行时活跃点数量,动态地选择合适的存储模型,同时采用点数据缓存,边数据预取等优化方法提升访存效率,从而提升整体图计算加速系统的性能。具体地,在软件上提出了基于位图和队列混合存储结构的Push-Pull编程模型,允许在图计算过程中选择合适的活跃点存储结构;在硬件上则设计了基于层次存储的加速器架构来保证两类数据的高效管理。系统采用FPGA片上资源来实现计算单元之间的连接,消除了计算流水线的时间损耗。在处理大计算量图迭代的功能模块中,系统采用了点数据访存优化设计,降低图计算中的点数据的随机访问开销。此外,设计了片上点边流水线同步结构来支持边数据预取,将随机边数据访问转化为顺序边数据访问。实验结果表明,相较于现有的FPGA图计算系统Fore Graph,本系统实现了1.36～3.02倍的性能提升,并且系统片上资源开销更低。同时,系统针对大规模计算设计的访存优化和缓存传输策略极大程度上保证了系统性能。

关键词：图计算软硬件协同编程模型加速器

面向嵌入式异构多核体系的软硬件协同任务调度方法

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面向嵌入式异构多核体系的软硬件协同任务调度方法

作者：黄振宝浙江大学

学位级别：硕士

半导体技术的发展使得基于IP核的SoC系统在嵌入式领域得到了广泛应用。其中主从关系架构的异构多核系统，是拥有用于任务控制的通用处理器核和面向应用定制的专用处理器核。异构多核嵌入式系统上的操作系统，一般运行在通... 详细信息

半导体技术的发展使得基于IP核的SoC系统在嵌入式领域得到了广泛应用。其中主从关系架构的异构多核系统，是拥有用于任务控制的通用处理器核和面向应用定制的专用处理器核。异构多核嵌入式系统上的操作系统，一般运行在通用处理核上，而计算量大的部分运行在专用处理器核上。现有软件系统对异构多核的支持，主要是用驱动程序，或一组系统调用把辅助核抽象成可以被应用程序直接使用的接口，应用程序一般直接编程以使用辅助核。这种方法在系统中运行单个应用程序的时候能获得很好的效果，并不适用于多个应用程序同时运行的情况。本文认为可以从软硬件协同的角度，探索在该体系下的操作系统任务调度方法，调度系统的部分功能由硬件协同完成。本文将辅助核任务分成预处理，任务运行以及后续处理三个阶段。预处理阶段生成辅助核可以运行的执行环境，包括代码和数据;任务运行阶段则是任务在辅助核上的运行过程;后续处理则是任务运行完成的后续处理工作。第二阶段运行在辅助核上，而预处理和后续处理阶段运行在主核进程上，管理着辅助核任务的创建和销毁，由操作系统的调度器进行调度。本文设计的硬件调度器完成第二阶段辅助核任务的调度管理。这是一个支持先来先服务和动态优先级两种调度策略的IP核，可以按不同的调度策略调度辅助核任务在辅助核上运行。通过本文设计的软硬件协同任务调度方法，测试可知辅助核计算任务吞吐量提高了8.1％，用于辅助核任务调度的时间减少了7.8％。总之，本文设计的软硬件协同任务调度方法，通过设计硬件调度器，配合软件层面的操作系统调度系统，可以灵活而高效地支持异构多核的体系中的任务调度管理。

关键词：多核异构操作系统编程模型软硬件协同调度