ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN QUANG HUY

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ FPGA
VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NHANH DỮ LIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên, tháng 08 năm 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN QUANG HUY

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ FPGA
VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NHANH DỮ LIỆU
Chuyên ngành : Khoa học máy tính
Mã Số

: 60 48 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

biết ơn đến các thầy, cô giáo Viện Công Nghệ Thông Tin và Khoa Công Nghệ
Thông Tin – Đại học Thái Nguyên đã tận tình dạy dỗ và tạo mọi điều kiện học tập
thuận lợi cho tôi trong suốt khóa học qua.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đặc biệt là bố mẹ, anh, chị và vợ tôi
những ngƣời luôn hết mình yêu thƣơng, dùi dắt và ủng hộ tôi trong cuộc sống.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn ban lãnh đạo Công ty TNHH Giải Pháp Công
Nghệ ITS Việt Nam, các anh chị em đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi tham gia
và hoàn thành khóa học. Tôi xin cảm ơn các bạn của tôi, những ngƣời luôn bên
cạnh động viên, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến thiết thực trong quá trình học
tập và thực hiện luận văn./.
Thái Nguyên, ngày 30 tháng 8 năm 2015
Sinh Viên Thực hiện

Nguyễn Quang Huy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


III
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... II
MỤC LỤC ........................................................................................................ III
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ V
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .................................................... VI
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ FPGA VÀ ỨNG DỤNG .......... 4
1.1. Lịch sử ra đời của FPGA .............................................................................. 4

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 57

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc tổng thể một FPGA
Hình 1.2: Khối logic FPGA
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


V
Hình 1.3: Bộ dồn kênh F5 và F6
Hình 1.4: Sơ đồ khối của khối lặp xóa độ giữ chậm
Hình 1.5: Sơ đồ khối “Mô đun logic thích nghi” ALM
Hình 1.6: Quy trình thiết kế FPGA
Hình 1.7: Cấu trúc process
Hình 1.8: Sơ đồ khối của testbench
Hình 1.9: Giao diện phần mềm ISE
Hình 1.10: Các lựa chọn tạo Project với Virtex4
Hình 1.11: Thiết lập thời gian đếm tiến, lùi cho counter
Hình 1.12: Giao diện phần mềm Quartus II
Hình 2.1: Kỹ thuật Pipeline
Hình 2.2: Mô hình tổ chức Pipeline
Hình 2.3: Phép nhân 2 số A x B = Y
Hình 2.4: Thực thi phép nhân 2 số A x B = Y
Hình 2.5: Pipeline cho phép nhân 2 số A x B = Y
Hình 2.6: Mô hình Pipeline cho phép nhân 2 số A x B = Y
Hình 2.7: Pipeline cho phép nhân 2 số A x B = Y
Hình 3.1: Tạo Project mới
Hình 3.2: Lựa chọn ngôn ngữ VHDL


DLL

: Delay Locked Loop

ADC

: Analog-to-Digital Converter

ASIC

: Application-Specific Integrated Circuit

CPLD

: Complex Programmable Logic Device

DAC

: Digital - to - Analog Converter

DRAM

: Dynamic Ramdom Access Memory

EEPROM

: Electrically Erasable Programmable Read – Only Memory

FIFO


VHDL

: VHSIC hardware description language

VHSIC

: Very High Speed Itergrated Circuit

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


1
LỜI MỞ ĐẦU
Thế kỷ 21 là thế kỷ công nghệ thông tin và kĩ thuật số với sự phát triển và
ứng dụng rộng rãi của các bộ vi xử lý. Bằng việc đƣa sức mạnh kỹ thuật số vào
thực tiễn, các bộ vi xử lý ngày một thay đổi cách sống của loài ngƣời. Các vật
dụng nhƣ máy tính, máy tính bảng, điện thoại,... của chúng ta đang ngày càng
thông minh hơn, mạnh mẽ và nhanh hơn nhờ các bộ vi xử lý. Trong đó công nghệ
FPGA xuất hiện nhƣ một giải pháp cơ bản cho vấn đề tranh thủ thời gian để đƣa ra
thị trƣờng và tránh rủi ro tài chính trong quá trình nghiên cứu sản phẩm của công
nghệ điện tử. FPGA là loại thiết bị khả trình (PLD) tiên tiến nhất hiện nay của
nghành công nghệ chế tạo IC chuyên biệt mà vẫn đƣợc gọi là ASIC.
Với sự phát triển của công nghệ thông tin nhƣ hiện nay thì việc nghiên cứu
về công nghệ FPGA và ứng dụng xử lý dữ liệu nhanh ngày càng đƣợc qua tâm
hơn. FPGA mới nhất hiện đang đƣợc biết đến với rất nhiều tính năng cao cấp và
mạnh mẽ. Với việc tích hợp thêm một số lƣợng lớn các thiết bị logic lập trình đƣợc
cũng nhƣ bộ nhớ với dung lƣợng lên tới Megabits, FPGA có thể hỗ trợ các nhân xử

Phần đặt vấn đề trình bày ý nghĩa, mục tiêu, tính cấp thiết của đề tài luận
văn.
Chƣơng 1 của luận văn trình bày nội dung nghiên cứu tổng quan về công
nghệ FPGA, các khả năng của công nghệ này, các lĩnh vực ứng dụng, các công cụ
phát triển trên FPGA với các dòng sản phẩm của Xlinx và Altera.


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full