以一款基于TSMC 16 nm FinFET工艺的HPC(High Performance Computing)芯片中DDR4 PHY模块为研究〓对象, 提出了其物∞理设计及优化方案, 完成了DDR4 PHY的︻布图规划和布局、时钟树综合与优化和时序收敛分析.布图规划时考虑到宏∩单元和IO单元的特性再结合面积和时序等性能的优化确定了DDR4 PHY的布局☆形状.时钟树综合时, 对比分析了传统的时※钟树综合CTS和优化设计过的多源时钟树综合MSCTS, 设计了针∞对DDR4 PHY模块特点的大型多位缓冲器M2M8, 其驱动距◢离可以达到1200 μm.仿真实◆验结果表明, 优化后的时钟树结构级数从65级降到19级, 时¤钟最大延迟最多降低了48.37%, 时钟偏差减少了52.33%, 功耗降低了17.24%, DDR4 PHY的各项性能优化结果显著, 达到实验目的.

区︾块对角化(Block Diagonalization, BD)预编码技术广泛应用于多用户MIMO(Multiple-Input Multiple-Output), 其算法的计算复杂性主要来源于两次奇异值分解操作.S-GMI(Simplified Generalized MMSE Channel Inversion)算法提出以一次QR分解代替BD算法中一Ψ 次奇异值分解.本文提出S-GMI-THP算法, 使用THP(Tomlinson-Harashima Precoding)代替S-GMI算法中的奇异ㄨ值分解, 极大降低了复杂度.分析与仿真结果㊣　表明, 所提出的S-GMI-THP算法相较于THP与MMSE算法可以实现≡明显的BER性能增益.文章还给出了S-GMI-THP算法整体框图以及8×8规模矩阵求逆模块的硬件实现架构, 该结构在virtex-7平台以较低的资源实现了23.8 M Matrix/s的吞吐.

由于⊙阈值电压(threshold voltage, V_TH)的偏移, 3D NAND闪存可靠性♂很容易受到温度变化的影响, 这将进一步恶化读取裕度.为了解决这一问题, 本文提出了一种具有负温度系数的读电压基准发生器来补偿阈值电压随温度的变化.本文所提出的具有负温度系数的电压电路通过分别调整负温度系数(complementary to absolute temperature, CTAT)电流和零温度系〖数(zero to absolute temperature, ZTAT)电流, 可输出具有相同负温度系数的不同大小的读电压, 并通过调制＠器(regulator)来提高其⊙输出电压的范围.结果表明, 所提出的方法可以提供一个可配置的读电压范围为1.5~4.5 V.

根据PCIe协议, 介绍了PCIe总线的基本结构.在此基础上, 设计了∏一种可应用于FPGA的PCIe接口, 并根据〖实际用户需求, 完成接口转换㊣　, 同时, 采用可编程性设计方便使用者对接口进行快速配置, 介绍了应用于FPGA的功能代码规范.最后, 基于UVM搭建验证平台, 完成了对PCIe的验证, 最终该PCIe接口被应用于FPGA上.

在图像去噪算法领域, 导向滤波算法在去噪的同时能够●保持更多的图像细节, 起到很好的边缘∩保持效应.相比于其他边缘保持算法, 导向滤波算法运算速度更快, 在CMOS图像︽传感器领域, 能更快更有效的对图像进行去噪处理.本文在导向滤波原有的算法公☉式上, 提出一种改进的硬件实现方法, 并应用于图像传感器芯∴片中, 像素分8通道进入模块♀进行处理, 采用RGB色彩模式, 算法模块最高时钟频率为100 MHz, 每行最大∩处理4 800个像素, 一共占用46.875 kB片上存储, 以及XCRU040的13%的LUTS资源.

随着无线设备的广泛应用, 半导体※应用市场对低功耗加密电路提出≡了更高的要求.降低功耗可以延长无线设备的∴工作时间以及待机时间, 而加密↓电路能够保障数据传输的安全性.在低功耗设计方法中, 通过对信号编码来降低信号翻转率具有重★要的研究意义.BI(Bus-Invert)编码技术可以降低随机信号的翻转率, 在AES加密电路中引▆入BI编码技术, 对电路输入数据BI编码, 可得到一种改进型的低功耗AES加密电路.经验证, 与原电路相比, 改进型电路的ShiftRow、MixColumn、SubByte、KeyExpansion各子模〇块每周期内的平均翻转率分别降低了68%、42%、50%、46%, 动态功耗降低卐了36.4%.

针对目前减小PCB板上微带线间串扰①的方法效果有限的问题, 提出一种利用叉指电容来减小微带线间串扰的方№法.该方法在微带线两端对称加入叉指电容进行电容补偿来平衡不相等的容性耦合和感性耦合进而实卐现串扰减小.并先后用电磁仿真软▃件(HFSS)和矢量网络分析仪对远端串扰和插入损耗进行仿真和实际测量, 结果表明:仿真和实测吻合良好, 加入叉指电容可№以使远端串扰减小9 dB以上, 且制作成本较低, 易于实现.

针对蚁群算法收⊙敛速度较慢与易陷入←局部最优的问题, 提出了动态调度策略与竞争机制融合的蚁群优化算法.该算法重点引入调度策略, 随迭代时期的变化, 通过反馈系数将路径信息实时反馈给调度算子, 引导蚂蚁动态选择路径, 在广⌒阔的空间中充分探索最优解, 避免蚁群陷入局部最优.另将蚁群分为双子群竞争搜索最优解, 并给予不同的激励, 从而平衡算法的多▼样性与收敛速度.通过14个经典旅行商问题(Traveling Salesman Problem)实例进行验证, 该算法能以较少的迭代次数取得最优解或接近最优解, 表明算法的有效性及其优越性.

针对传统深度卷积神经网络参数数量过多, 很难在移动设备上应用的问题, 提出基于分组残差结构的轻量级卷积神经网络架构GResNets.利用三个卷积层的瓶颈结构将上层输出特征图分为数量相等的四组, 根据组内的瓶颈模块加入恒等映射的∮方式和组外相邻模块是否加入残差学习, 设计了三种轻量级卷积神♀经网络架构.试验阶段, 在Caltech-256, Food-101和GTSRB图像分类数据集上评测了三种网络架构的性能.实验结果◥表明, 与传统深度卷积神经网络相比, GResNets能在网络参数较少的情况下, 具有同样、甚至更优越的分类性能, 适合在移动设备上应用.

为提高计算机辅助乳腺疾♀病检测的准确率, 提出一种基于卷积神经网络的乳腺疾病检测算♀法ぷ.首先, 分别从卷积神经网络中提取图像的浅层特征与深层特征并对其进行加权融合; 其次, 通过在卷积神经网络中构建空间金字塔池化层, 实现了卷积神经网络的多尺度输入; 最后, 在Mammographic Image Analysis Society(MIAS)数据集上进行验证实验.实验结果表明, 本文提出的乳☉腺疾病检测算法平均准确率高达94.93%, 与其他乳腺↑疾病检测算法进行对比实验可知, 本文提出的乳腺疾病检测算法具有更高的检测准确率.

针对航天领域逐渐开始使用的SOC器件的DDR缓存容易在空间应用环境下发生数据错误的问题, 本文设计并实现了一种三模冗余纠错系统, 目的是保证空间应用环境下SOC器件DDR缓存数∴据的正确性.本系统通过硬件电路的形式进行三模∞冗余表决, 并把表决结果写回DDR相应的缓存地址空间.既减少了对CPU资源的占用, 又提高了表决速度.本设计提出了一种反馈纠错机制, 区别于一般的三模冗余能容错但▓不纠错的特性, 能快速地、批量地进行数据纠错.并通过Xilinx公司的XC702开发板验证, 当开■发板的DDR注▃入错误数据后, 本设计可以成功地在开发板上进行系统容错并纠正源地址的错误数据.达到了确保SOC器件DDR缓存正确性的目的.

为了准确识别出图像中的目标零件, 本文提出一种自适应边■缘优化的改进YOLOV3目标识别算法ㄨ.首先, 利用K-means++算法计算出适用于本文数据集的anchor box, 接着设计自适应边缘误差函数, 并与改进PSO算法结合, 得到改进YOLOV3算法(YOLOV3-AEEF).然后采集零件图像并进行数据增强, 标注图片, 得到样本集.加载预训练权重后对☆网络进行训练, 并在测试集上测试.实验结果表明, 当样本图片中存在较多残缺零件▲干扰时, YOLOV3存在将背景识别为零件的情况, 而YOLOV3-AEEF能够准确识别出目标零△件, 在保证较高查全率的情况下, 查准率较YOLOV3提高21%, 提升了网络的综合性能.

传感数据的节能传输与隐私保护对深化无线传感网的应用具有重要的意义.提出带有隐＠私保护的无线传感网能量有效数据融合机制, 以解决当前无线传感网数据融合机制效率较低且缺乏隐私安全保护的问题.设计了传感数据隐私保护方法, 通过在传感节点对传感数据进行加密, 保障传感数据的隐私安全.研究了能∮量有效的数据融合机制, 基于深度学习理々论, 设计了〓有效的数据融合模型, 提高传感数据融合的效率.仿真结果表明, 所提机制可有效保障传感数据的隐私安全, 提高数︽据融合的效率, 并降低节点能量消耗.

当前机载数据记录类∞软件测试过程中, 对软件输出的存储接口进行测试时, 因大量重复的下载过程或大量改〓动源程序而造成测试效率低♀下、测试结果可信度低等问题.本文以通用自动化测试平台为基础, 提出了一种基于虚拟设备的测试结果输出机制, 通过替代并模拟真实的物理存储设备, 将写入存储设备的数据实时转发至测试监控终端, 从而解决下载查看和程序插装测试方法带来的效率和可信度█问题.最后通过搭建基于虚拟设备▲的数据记录软件测试环境原型工具验证了该方法的可行性.

为解决量子粒子群优化算法在迭代后期出现的种群」多样性低导致的早熟收敛、陷入局部最优的问题, 提出三点改进:(1)将收缩-扩张系█数与适应度值联系起来, 收缩-扩张系数会随着粒子的适应度值的改变而自适应调≡整; (2)使用差分策略更新↑粒子的随机位置, 使得粒子向种群最优位置靠近; (3)粒子位置的更新加入Levy飞行策略, 利用Levy飞行策略的偶尔长距离的跳跃, 使得种群多样性增加, 提高了跳出局部最优的能力, 综合以⊙上三点, 提出一▆种混合自适应量子粒子群优化算法(HAQPSO).通过№对比各个算法在6个典型函数的仿真测试结果表明:HAQPSO具有更好的全局收敛ㄨ能力, 且收敛精度、速度和稳定性都》有明显的提升.

针对神经网络与遗传算法在↓图形重构设计→中的广泛性和差异性, 以苗族蜡染〒图形设计为例, 对二者进行应用对比分析.首先, 运用神经网络与№遗传算法进行蜡染图形※的框架重构.再结合拓扑构型对图形元素进行变换填充, 从而生成不同元素、相同结构和不同结构、相同元素之间的图形组, 并对比分析两种算法对于本实例的综合特征.结果表明:在面积比例、纹样元素、框架构型和应用场景多样』性四个设计要素中, 这两种算法各有优劣◆势存在; 并且在本案例中, BP神经网络生成方案的权值总和大于GA生成方案的权值总和, 其大于的值为0.562 5.

为了克服多处＠ 理器系统传输效率低的问题, 满足高分辨率视频的实时编码传输需求.采用单片FPGA+ARM架构处理器, 提出一种视频传输系统设☆计方法, 在FPGA中实现视频的∏采集和编码, 在ARM中实现码流的网络封装⌒及传输.该设计方法充分利用了FPGA高速处理大量数据的优势和ARM丰富的设计资源, 能以较小的体积实现较高效的视频传输系统, 相较于使用多处理器搭建的系统, 具有更高的√集成度和灵活性.测试结果表明系统运行流畅, 基本可以实现〓视频的实时编码传输.

图形处理器像素Cache访问时抖动发生频繁, 很大程度的影响了图形处理器的性能.通过研究图形处理器中多数据流处理的并行化特征, 提出了一种像素写合并缓冲技术◆, 在数据写入像素Cache前, 根据地址对像素进行合并后再对Cache进行访问, 能够减少对Cache的◎访问次数, 降低Cache抖动, 提高Cache性能.使用写合并♀缓冲技术能将Cache抖动平均降低60%, 最大降低70%, 测试表明像素Cache的写合并缓冲技术能够降低Cache的抖动, 非常适用于嵌入式图形处理器像素Cache的设计.

本文提出了一种芯片访问控制方法, 解决了多应用芯片中文件的访问权限控制问题.该方法首先设计了一种安全权限状态机, 该状态机将访问权限细分为32级, 在用户指令的驱动下安全状态机发生安全状态的变迁, 只有安全状态满足预置的文件访问条件, 文件访问才▂被许可.同◥时为了隔离不同应用的访问权限, 定义了环境权限状态机和☉应用权限状态机.环境状态机控制芯片整体访问权限, 应▲用状态机控制单个应用的访问权限, 通过两种状态机的组合应用, 实现芯片文件访问控制的精细化管理.

针对现有的协同过滤Ψ算法推荐质量不高, 提出了融合用户信任和用户兴趣的协同过滤算法CF-BI.首先根据用█户历史评分矩阵, 充☉分考虑用户偏好相似性、用户影响力和打分专业性等影响因子, 提出综合用户偏好相似度和用户信誉度的信任模型; 然后采用融入艾宾浩斯遗忘函数的Pearson相关系数计算用户间的兴趣相似度, 通过加权ξ　融合获取用户信任与用户兴趣间的关联关系, 以获取更加准确的最近邻居, 并对目标用户采用Top-N算法进行推荐.在真实数▓据集MovieLens上的仿★真实验结果表明, 该算法的平均绝对误差比传统的协同过滤算法提升了16.98%, 有效提高了推荐质量.