DSP算法不同平台上的实现、性能研究与优化

速度与功耗是数字处理技术中关键的两个因素。因为需要处理与传输的信息量激增,所以速度尤为重要。同时,能源的短缺、便携产品以及特殊应用领域对信息处理设备的要求,促使人们开始重视数字处理系统的功耗问题。由于数字信息处理都是通过算法来实现,因此,研究如何从速度与功耗这两个方面优化数字信号处理算法的实现系统是非常重要的。从算法到实现的映射包含两个层次：较高的控制流与数据流层次即算法层,与较低的实现层次,每个层次的映射对算法最终实现的性能都有着极大的影响。此外,每个数字信号处理算法的数据流与控制机制有着很大不同,导致实现结构的不同。因而,本论文从优化速度与功耗的角度出发,研究不同平台实现算法时不同的性能优化方法,针对三个不同的数字信号处理算法,在不同的平台上完成它们的实现,并作速度与功耗的比较。本论文研究并实现的三个DSP算法是：FFT、FIR、Viterbi解码的实现,这三个算法在数字领域如无线通信、音频视频处理、互联网等领域应用得非常普遍。论文利用软件、FPGA和ASIC三种不同的平台技术,分别实现了这三种算法,并对实现结果的技术性能进行了分析研究。在此基础上,对一种新的针对速度和功耗优化的平台DRRA (Dynamically Reconfigurable Resources Array,由KTH开发)进行了前沿性应用研究,并对DSP算法在DRRA上的实现做出了总结。此外,论文还研究了FPGA的功耗测试方法,构建了两种FPGA功耗测试平台,并从数学理论上对两种平台的测试结果和测量误差进行了推导。