面向节能大数据中心的计算平台核心技术研究

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1、ＩＦ金各如乂Ａ葦ＵＮＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩ￡ＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ（令參Ｗ＇＊＇＂＂＊＂＾賊斬＊？。，＂，娜，，论文题目面向节能大数据中心的计算平台核也技术研究学科专业微电子学与固体电子学学号２０１３２１０３０３１６作者姓名＾指导教师阮爱武教授，‘勺独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除

2、了文中特别加Ｗ标注和致谢的地，也不包含方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者答名：号长媒日期：茲１３年１么月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文盘，允许论文被查阅和借阅的全部或部分内容编入有关数据库

3、进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。此规）（保密的学位论文在解密后应遵守定成么：导师签签：名名作者中之！ｊ日日；巧年月３期分类号密级注1UDC学位论文面向节能大数据中心的计算平台核心技术研究（题名和副题名）张洪（作者姓名）指导教师阮爱武教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期2016.12.13论文答辩日期2016.12.72016.05.19学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人

4、注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。STUDYONTHECOMPUTINGPLATFORMOFCORETECHNIQUEFORENERGYSAVINGBIGDATACENTERAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MicroelectronicsandSolid-stateElectronicsAuthor:ZhangHongSupervisor:ProfessorRua

5、nAiwuSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolidStateElectronics摘要摘要随着互联网产业的发展和经济全球化的推进，越来越多的数据信息需要被及时处理。云计算和大数据的结合逐渐成为人类认识客观世界的一种新工具，而承载这一工具的基础是数据中心。数据中心是全球协作的特定设备网络，其主要职责是在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息，因此它必须具有及时应对各类复杂任务和迅速处理海量信息的能力，此外，随着全球数据中心规模和数量的迅速增长，数据中心的

6、高能耗问题迫切需要得到解决。本论文对国内外数据中心计算平台的发展现状进行了调研和分析，发现目前数据中心主要面临提高性能、降低功耗和提高灵活性等需求。而目前通过多核CPU-GPU异构计算来加速数据中心服务器的方案只能带来性能上的提升，功耗、灵活性等满足不了日益增长的需求。鉴于FPGA本身的特点及近年来FPGA器件和相关技术的发展情况，本文考虑将FPGA运用到数据中心计算平台，探索解决数据中心计算平台面临的性能、功耗、灵活性等问题的途径和方法。本论文从低功耗数据中心计算平台的硬件加速这一目标出发，以实验室现有的软硬件平台

7、为基础，对硬件加速的相关理论和基于FPGA的实现途径进行了深入探讨，对可以用到数据中心硬件加速的最新技术进行了深入研究。论文主要内容包括：对硬件加速相关概念和技术应用进行介绍和分析，对Xilinx的新型器件Zynq-7000的结构特点、使用等进行了探讨，挖掘出最新的FPGA应用于数据中心计算平台的潜质，并探索采用FPGA实现数据中心加速的方法和途径；研究了部分可重构技术，对该技术应用于数据中心计算平台的优势进行了分析，并对该技术的具体实现进行了探索；详细介绍和分析了高级综合技术及其在FPGA编程方面的优势，然后探讨了

8、基于高级综合技术的设计流程，对高级综合的C代码的编码技巧进行了详细讨论，并给出了一个自创的检测C编码风格的脚本，最后基于高级综合技术实现了数据中心里边常用的矩阵乘法运算和BP神经网络算法。经本文的研究与探索，将FPGA运用到数据中心计算平台是有潜力的，且能有效解决目前数据中心计算平台面临的性能、功耗和灵活性等问题。在将FPGA应用于数据中心这个