面向節(jié)能大數(shù)據(jù)中心的計算平臺核心技術(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)信息需要被及時處理。云計算和大數(shù)據(jù)的結(jié)合逐漸成為人類認(rèn)識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、計算、存儲數(shù)據(jù)信息，因此它必須具有及時應(yīng)對各類復(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、對國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心計算平臺的發(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運用到數(shù)據(jù)中心計算平臺，探索解決數(shù)據(jù)中心計算平臺面臨的性能、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、中心計算平臺的硬件加速這一目標(biāo)出發(fā)，以實驗室現(xiàn)有的軟硬件平臺為基礎(chǔ)，對硬件加速的相關(guān)理論和基于 FPGA的實現(xiàn)途徑進(jìn)行了深入探討，對可以用到數(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Xilinx的新型器件Zynq-7000的結(jié)構(gòu)特點、使用等進(jìn)行了探討，挖掘出最新的FPGA應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心計算平臺的潛質(zhì)，并探索采用 FPGA實現(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)，對該技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心計算平臺的優(yōu)勢進(jìn)行了分析，并對該技術(shù)的具體實現(xiàn)進(jìn)行了探索；詳細(xì)介紹和分析了高級綜合技術(shù)及其在 FPGA編程方面的優(yōu)勢，然后探討了基于高級綜合技術(shù)的設(shè)計流程，對高級綜合的C代碼的編碼技巧進(jìn)行了詳細(xì)討論，并給出了一個自創(chuàng)的檢測C編碼風(fēng)格的腳本，最后基于高級綜合技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心里邊常用的矩陣乘法運算和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。
　　經(jīng)本文的研究與探索，將FPGA運用到數(shù)據(jù)中心計算平臺是有潛力的，且能有效解決目前