片上软硬件划分的分析办法

发布于:2021-06-21 12:26:35

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 片上软硬件划分的分析办法 作者:湛景 来源:《卷宗》2013 年第 09 期 摘 要:为了更好地研究片上系统,本文旨在寻找设计空间,这一步旨在提供一种度量, 来指导设计员和综合工具的有效应用的结构。此分析是基于合成和仿真结构,来估计执行和片 上软硬件切换的开销。目标结构是在一个 cycloneIIFPGA 器件上实现的。实验中,我们使用虹 膜识别算法,结构显示了一种评价片上系统设计质量的开销方案。 关键词:评价量度;开销;重配置计量生物学;虹膜;FPGA;空间探寻 1 介绍 随着安全性越来越受到重视,在过去的十几年中,基于生物计量方式的个人识别技术受到 了越来越多的关注。虹膜识别技术是一种生物计量识别方式,成为了研究和实际应用中越来越 活跃的主题。虹膜识别通过分析一个人的虹膜的显著特征来识别一个人,典型的虹膜识别系统 包括虹膜获取,虹膜侦测,获取特征和对比。嵌入式系统由快速设计方法的需求驱动,这种方 法保证了考虑到能耗,空间和实时的限制等方面的执行。这个事实导致我们越来越多地使用工 具,这种工具能快速地设置工具选择,容量,I/O 存储器,并行处理单元,硬件选择等参数。 所以在一些设计空间中我探索策略,第一步骤包含一个以矩阵为基础的分析,可以再没有任何 结构指令的情况下快速执行,结构可以用来执行目标结构,来执行一个估计量的集合。度量的 目标是强调合适的结构,这种结构适合于给定的功能或任务。在实验中,我们观众虹膜认知算 法,来展示集成方法的效率,并与不同结构的执行相比较。此篇论文也是以此组织的。第二部 分描述了虹膜认知算法的概况。第三部分展示了基于估计模型执行的分析。第四部分给出了提 出的分析实验的例子,最后的第五部分证明了我们的结论。 2 概括:生物计量学认知算法 虹膜生物计量认知算法由虹膜定位、特征抽取和比较三步组成。虹膜定位的部分使用循环 hough 变形法来查看虹膜和瞳孔的轮廓。特征抽取部分基于 Gabor 阶段调制和汉明码距离用来 比较的部分。这种技术相对成熟,并且显示了一些可执行性。一句错误接受率(FAR)和错误 拒绝率(FRR).图一展示了提出的算法的概况。本片论文中的虹膜图像来自于国家标准和技术 研究所(NIST)。本次研究中用到的虹膜图像的数据库是虹膜挑战评估 2005 的数据库。这个 红魔数据库由总数为 2953 个虹膜图像组成,收集来自 132 个科目。在这些图像中,1425 收集 自 124 个人的右眼,1528 个是左眼,来自 120 个人。这些图片都来自视频图形矩阵的分析, 480 排 640 列,8 位的灰度解析。ROC 曲线的标会用来评价识别系统的执行。这个曲线显示了 FAR 和 FRR 的价值。我们标识了一个认知算法,*等的错误率(EER)指示了这个认知算法 的执行。它指出了错误匹配率和错误不匹配率是相等的。我们得到了错误率等于 7.04%。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 3 Tagart 技术 将嵌入式应用软硬件划分已经研究了多年。软件部分经常在嵌入式编程处理器上运行,当 硬件部分作为协同处理器或加速器实施。然后我们将硬件和软件部分集成,并使之有接口。最 后,我们在 FPGA 中执行整个算法。图三中阐述设计的流动,设计中的一个目标是片上系统软 硬件划分来保证集成系统用最小的花费满足实施需求,当它有一个实时的限制。假定目标结构 是已知的。这种结构作为一个*台,这个*台在一个混合的软硬件划分系统中被映射,三种组 件组成了它:软件组件、硬件组件和通信组件。旋风 IIFPGA 板子由目标技术提出来执行片上 系统软硬件划分。对于我们的例子,我们有三个结构。我们使用 NIOSII 处理器作为软件部 分。第一个设计只是软件。加速硬件用来做第二个设计,最终我们使用两个加速器来做第三个 设计。软件和硬件中的通信模块使用芯片总线上的 AVALON。我们采用捕鸟(fowling)结 构,它创建了一个处理器的核,一种芯片总线的标准,特定的存储器模块。 4 度量的计算 4.1 开销功能 开销,执行,区域,存储器尺寸,例如可以使用一个设计的度量来定义一个好的片上系统 软硬件划分的执行。 在这个工作中,执行(计算时间限制),LUT 的数量和存储器的尺寸,功耗和可观的开 销功能,持续的 K1,K2,K3 和 K4 也是被认为是有真实类型的开销功能,这种在花费开销的 三种因素之间的关系是由设计者来完成的。 K1 代表了实时显示值:我们提议我们可以有 640*48 像素和 255 灰度(K1=2714005s-1) K2 代表了一个 FPGA 中 LUT 的数字的限制的设施,在我们的例子中,我们使用了旋风 IIFPGA 板子(K2=1/33216 门-1) K3 代表了存储器尺寸的限制,在我们的例子中 NIOSII 支持一个 8Mb SDRAM(K3=1、 8192ko-1) K4 代表了一个功耗的限制,在我们的例子中功耗的最大值是 3 watt(K4=1/3w-1) 4.2 比例 1 FT 度量 比例 1:FT 定义如下: 这个报告是一个 FPGA 板子的频率和存储器尺寸之间的除法。FPGA 的板子是固定的因为 我们使用相同的板子,存储器尺寸依资源的使用而定。板子的频率在 27MHZ 和 50MHZ 之 间,在我们的工作中,我们使用 50HZ,这个比例的变化依分母而定。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 4.3 比例 2 MT 度量 比例 2:MT 定义如下: 这个报告是一个功耗和执行时间之间的除法,这个报告很大当执行时间和功耗减少。它的 优势是减少比例来拥有一个有效的结构。 5 结论 在这片论文中,我们展示了一地个设计步骤,是片上系统执行的空间探索。这一步骤提供 了一个典型的应用,这个应用基于度量的分析。我们的应用是虹膜认知算法。三个设*峁雇 过比较来执行和分析,我们提出评估执行、L

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