硬件加速的并行投机XML解析器

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1、浙江工业大学硕士学位论文硬件加速的并行投机XML解析器摘要XML技术作为信息交换的有力工具，近年来在数据库和网络服务等领域得到广泛应用。XML解析是XML技术中的关键任务，关系着XML应用的性能。已有的市场化XML解析器通常都是软件实现，串行方式进行解析。为了加速XML解析，已有研究者引进了软件并行解析方法，提供多线程提升性能。不过限于处理器个数与性能，软件实现方法还是不能完全满足大量并行应用的需求。通过硬件提升处理性能是一种可行的技术手段。近年来有研究者使用FPGA执行XML解析，为一个XML文档提供硬件进行串行解析，没有充分利用硬件高度并行的特点，因此性能提高有限。本文提出了并行投机XML

2、解析的思想，以细粒度并行的方法加速解析过程。本文设计了子文件划分算法，把一个XML文件划分为多个子任务分配给并行硬件执行单元进行并行解析。在不确定XML文件语法语义正确的情况下，投机在内存中构造DOM树并交给硬件执行，以加大资源利用率与提升性能。本文在ML505FPGA板子上实现了并行投机XML硬件解析器PSDXP，包括并行语法检查、并行DOM树构造、并行语义检查三个模块，支持125MHZ频率下运行，并测试了两进程并行版本PSDXPx2和四进程并行版本PSDXPx4。PSDXPx2使用了5％的SliceRegister，9％的SliceLUT，8％的BlockRAM，和XPA相比，SliceR

3、egister是其2．657倍，SliceUJT是其2．639倍。PSDXPx4使用了11％的SliceRegister，19％的SliceLUT，17％的BlockRAM，和XPA相比，SliceRegister是其6．416倍，SliceLUT是其5．895倍。实验表明，与3．16GHZ频率下运行的现今性能最优的软件实现XML解析器RapidXML相比，PSDXPx4平均Gbps是RapidXML的1．342倍，平均CPB是35．93倍。和同主频运行的FPGA实现XML解析器XPA相比，PSDXPx4性能是XPA的3．992倍。因而本文提出的硬件加速的并行投机XML解析器，在性能上明显优于

4、软件实现与现有硬件实现的XML解析器，且资源使用较少，有很好的扩展能力。关键词：XML解析器，并行解析，投机解析，DOM，BART，布隆过滤器，FPGA浙江工业大学硕士学位论文HARDWAREACCELER2钔fEDPARALLELSPECULATIVEXMLPARSERABSTRACTTheextensiblemarkuplanguageXMLisastandardinformationrepresentationtoolandplayinganincreasingimportantroleinmanyfields．1ikedatabaseandwebservices．XMLparsingi

5、sacoretaskandhasgreatinfluenceonXMLapplications’performance．AlmostallofthecommercialXMLparsersaresoftwareimplementedandruninserial．InordertoaccelerateXMLparsing，parallelXMLparsingmethodisintroduced．Currently,traditionalprocessorscallnotmeettheneedsofsoftwareapplications，sousehardwareasacoprocessorCa

6、nincreaseperformance．SomeresearcherspresentedthatanFPGAimplementedXMLparser,anditparsesXMLdocumentinsequence．However,itdoesnotmakefulluseofhardware’Shighlyparalleladvantage，thusitincreaseslimitedperformance．Inthispaper,aparallelspeculativeXMLparsingmethodispresented，anditcallaccelerateXMLparsingwith

7、finegranularityparallelism，Asub-XMLdocumentpartitionalgorithmispresentedwhichCandivideaXMLdocumentintoseveralsubdocumentsandeachsubdocumentwillbeparsedinparallel．UnderthesituationthatthecorrectnessofX