一种分布式FPGA协处理器平台的研究与设计.pdf

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1、分类号密级公开编号！碛士蚵究法嗲像伶式题目一种分布式协处理器平台的研究与设计学院（所、中心）信息学院专业名称计算机系统结构研究生姓名于艳艳学号导师姓名杨军职称教授年月论文独创性声明及使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研宄成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，不存在剽窃或抄袭行为。与作者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了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可以釆用影印、缩印或其他复制手段保存论

2、文；学校有权公布论文的全部或部分内容，可以将论文用于查阅或借阅服务；学校有权向有关机构送交学位论文用于学术规范审查、社会监督或评奖；学校有权将学位论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）研宄生签名：德也导师签名：平期摘要摘要随着互联网和计算机技术的发展，无论是科研任务还是人民大众的日常生活需求对计算处理任务的要求不断提升，计算机应用软件的处理压力越来越重，同时对计算机自身的处理能力也给出了更高的要求，硬件协处理器的加入成为时代发展的趋势和社会发展的需求。由于分布式技术是可

3、以把大的计算任务拆解成多个小任务，并且能够将这些小任务分配到多个处理器上进行处理，从而使得任务能够得到并行处理，大大地提高处理效率。由于具有髙速度、低功耗、可重构、并行资源丰富等特征，通过硬件设计专用的协处理器，能够充分利用的资源，发挥其硬件加速的优势，能够提髙整个系统的处理效率和响应速度。同时，把这种分布式理念运用到的研究中，可以充分利用并发挥的硬件优势，以期发挥协处理器平台的最大处理能力。本论文中的协处理器平台是基于计算机网络这个平台展开，在分布式技术的理念之下，将具有不同功能的专用协处理器进行整合构建起来的，本

4、文中的协处理器平台能够使得用户通过端的浏览器发出控制命令，启用加解密协处理器和存储协处理器来完成数据加解密和存储功能。该平台的构建是为了能够将计算机的一些处理年务进行转移，并通过硬件对其进行任务处理，一方面是能够分担计算机的工作任务，提高其处理性能，另一方面是能够采用协处理器进行任务的分布式并行处理，提高整体的工作效率，以期发挥协处理器平台的最大处理能力。关键字：协处理器；分布式技术；网络通信；算法AbstractAbstractWiththedevelopmentoftheInternetandcomputerte

5、chnology,whetherscientificresearchtaskordailylivingneedsofthemasses，，，，，，云南大学硕士学位论文目录摘要绪论研究背景协处理器技术的现状■论文的主要工作及创新点本文的章节结构及内容安排第二章协处理器平台的构建协处理器平台的总体设计腿理器设计通信模块设计第三章加解密协处理器加密算法原理算法结构总述算法的基本变换密钥扩展算法解密算法原理加解密组件的设计第四章存储协处理器分布式存储原理存储协处理器的设计实现组件職加密功能测试存储功能测试小结第六章总结与展望

6、后期研究计划及展望攻读硕士学位期间取得的学术成果第一章绪论第一章绪论研究背景随着物联网、大数据和云计算时代的到来，日常生活和工作中的各种信息、数据、信号等充斥着人们的生活圈和工作圈，如此庞大的信息圈改变着人们的生活方式，影响着人们的生活模式和工作模式，同时，信息化的社会也在迅速发展和进步。随着信息时代的推进与发展，目前，市场上各种应用软件的更新换代速度日益加快，而且人们对应用软件的使用需求日益提高，对计算机应用软件处理能力的要求日益增多，对传统处理器的处理能力提出了巨大的挑战。微处理器的发展己有近年的历史，在这年间，

7、其处理性能得到了大幅度的提髙，约每个月翻一倍，这就是众所周知的“摩尔定律”。换言之，每一美元所能买到的电脑处理器性能，将每隔个月翻一倍以上，这一定律也揭示了信息技术进步的速度是非常快的。在每一次性能提升的过程中，处理器都能够很好地服务于更高要求、更复杂的计算机应用软件，这使得用户对未来处理器的性能要求赋予更高的要求。在微处理器性能一路提升的发展历史过程中，随着处理器性能的不断提升，人们对计算机应用软件的需求也随之不断增长，可喜的是处理器的处理能力总是能满足计算机应用软件的要求，能够支持更高的计算机应用软件。但是，在过

8、去几年中，这种供需平衡的状态发生了些变化，碍于处理器自身的限制，导致应用软件需求和处理器性能之间的平衡被打破，其己经无法满足高性能需求的应用软件。很多应用软件的高性能需求都要求改变这一形势，但是要提升处理器性能首先要提高其处理能力，然而处理器的处理能力至少要提高一个数量级才能满足处理器性能提升的要求。除此之外，用户对应用软件的运行速度有了更高的