基于FPGA异构计算的数据协调系统设计

作     者：刘佳森 郭大波 郭天昊 李仙钟 王玉杰 孟颖岫 Liu Jiasen;Guo Dabo;Guo Tianhao;Li Xianzhong;Wang Yujie;Meng Yingxiu

作者机构：山西大学物理电子工程学院山西太原030006 三亚学院信息与智能工程学院海南三亚572022 

基　　金：山西省基础研究项目(201801D121118) 三亚学院人才引进项目(USYRC22-14) 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2023年第43卷第2期

页      码：236-245页

摘      要：针对当前连续变量量子密钥分发系统数据协调运算速度慢的问题,采用高性能FPGA板为加速设备,在OpenCL异构计算框架上实现了八维数据协调算法的并行加速运算。针对FPGA的特点,所提算法进行了如下优化:1)优化for循环表达方式,使OpenCL编译器能更好地理解设计意图,以生成有效的FPGA硬件结构,速度提高50%以上;2)内存优化,根据LDPC解码置信传播算法的特点,设计了一种哑铃式内核架构和核内、核间信息传播方式,速度提高了近1倍;3)使用聚合访问的数据读取模式减少并行工作项数量,速度提高了1倍多。仿真结果显示,在码长为2×105bit的情况下,代码优化后的协调速率为优化前的2.17倍,采用OpenCL/FPGA异构平台并行加速的协调速率是单一CPU平台的4倍以上。

主 题 词：量子光学 量子密钥分发 多维数据协调 OpenCL FPGA LDPC码 

学科分类：070207[070207] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-仪器类] 0701[理学-数学类] 0702[理学-物理学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/AOS0227001

馆 藏 号：203118569...