基于FPGA系統(tǒng)的低功耗研究與設(shè)計(jì)的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景現(xiàn)今，F(xiàn)PGA系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，尤其在數(shù)字信號(hào)處理、圖像處理、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是隨著進(jìn)一步發(fā)展，F(xiàn)PGA系統(tǒng)在功耗問(wèn)題上面遭到了一些瓶頸，其主要原因在于其特性上的進(jìn)行了折中，功耗和時(shí)鐘頻率一直存在，一個(gè)領(lǐng)域的改進(jìn)可能會(huì)次慢另一個(gè)領(lǐng)域的改進(jìn)，同時(shí)更小的代價(jià)和更低的能耗也是FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩大核心目標(biāo)。二、選題目的與意義本文主要是基于FPGA系統(tǒng)進(jìn)行低功耗研究與設(shè)計(jì)，以提高FPGA系統(tǒng)的功耗性能，達(dá)到更好的性?xún)r(jià)比和使用效果。采取多種方法進(jìn)行探究，包括層次化設(shè)計(jì)、流水線(xiàn)設(shè)計(jì)、時(shí)鐘門(mén)限設(shè)置、時(shí)鐘屏蔽等，通過(guò)探究攻克低功耗問(wèn)題，在不影響功能的情況下實(shí)現(xiàn)較低的功耗設(shè)計(jì)。FPGA系統(tǒng)是數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的重要部分，其功耗問(wèn)題一直困擾著工程師，本文研究的結(jié)果可供采用FPGA系統(tǒng)的電子工程師參考和借鑒。掌握FPGA系統(tǒng)低功耗研究的方法和技能，對(duì)于現(xiàn)代電子科技的振興和發(fā)展具有重要的啟示和推動(dòng)作用。三、研究方法與技術(shù)路線(xiàn)1.進(jìn)行FPGA系統(tǒng)低功耗算法的研究研究低功耗的的算法可行性，如層次化設(shè)計(jì)、流水線(xiàn)設(shè)計(jì)、時(shí)鐘門(mén)限設(shè)置、時(shí)鐘屏蔽等，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。2.采用VHDL等設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)根據(jù)FPGA系統(tǒng)的特性和算法的特點(diǎn)，采用VHDL等設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.改變FPGA系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率改變FPGA系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率可有效減少功耗，避免噪聲，提高設(shè)備性能，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定最適宜的時(shí)鐘頻率。4.優(yōu)化模塊間的通信機(jī)制設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)哪K之間的通信機(jī)制，減少通信次數(shù)和數(shù)據(jù)重復(fù)。5.實(shí)際電路搭建對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證、測(cè)試和實(shí)際電路搭建，不斷對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和完善，達(dá)到低功耗、高性能的效果。四、預(yù)期目標(biāo)和結(jié)果1.實(shí)現(xiàn)功耗優(yōu)化的設(shè)計(jì)通過(guò)層次化設(shè)計(jì)、流水線(xiàn)設(shè)計(jì)、時(shí)鐘門(mén)限設(shè)置和時(shí)鐘屏蔽等多種算法實(shí)現(xiàn)功耗優(yōu)化的設(shè)計(jì)，達(dá)到低功耗的效果。2.提供通用的低功耗FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本文的研究結(jié)果不僅在實(shí)際應(yīng)用中有一定意義，同時(shí)也為其他研究人員提供了低功耗FPGA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。3.保證FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性本文通過(guò)實(shí)際電路搭建對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證、測(cè)試，能夠保證FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。五、論文框架第一章緒論1.1研究背景與意義1.2研究目的和意義1.3研究方法和技術(shù)路線(xiàn)1.4預(yù)期目標(biāo)和結(jié)果1.5論文框架第二章FPGA系統(tǒng)功耗原理和功耗優(yōu)化算法2.1FPGA系統(tǒng)功耗原理2.2FPGA系統(tǒng)功耗優(yōu)化算法2.3FPGA系統(tǒng)功耗模型第三章FPGA系統(tǒng)低功耗算法實(shí)現(xiàn)3.1層次化設(shè)計(jì)3.2流水線(xiàn)設(shè)計(jì)3.3時(shí)鐘門(mén)限設(shè)置3.4時(shí)鐘屏蔽第四章FPGA系統(tǒng)低功耗實(shí)現(xiàn)4.1VHDL設(shè)計(jì)語(yǔ)言介紹4.2VHDL在FPGA系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)中的應(yīng)用4.3低功耗FPGA系統(tǒng)的實(shí)際電路搭建第五章結(jié)論5.1研究總結(jié)5.2未來(lái)工作展望六、可能面臨的問(wèn)題和解決方案1.FPGA系統(tǒng)功耗問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，需要時(shí)間和精力去研究和查找其解決方案，需要盡可能多的掌握FPGA系統(tǒng)和低功耗算法的知識(shí)。2.在實(shí)際電路搭建中可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，例如通信機(jī)制復(fù)雜，測(cè)試出現(xiàn)的一些意外問(wèn)題以及VHDL編譯問(wèn)題等，需要針對(duì)性解決。3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和統(tǒng)計(jì)可能會(huì)影響到數(shù)據(jù)的可靠性和有效性，需要注意數(shù)據(jù)的處理和統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。七、參考文獻(xiàn)[1]王振寧,韋華芳,李建華.FPGA系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J].軟件導(dǎo)刊,2019,18(專(zhuān)題1):46-48.[2]吳全福,于植偉,劉亮.FPGA低功耗設(shè)計(jì)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2019,18(5):81-82.[3]戴建林,陳文文,李奕.基于FPGA低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)的研究探討[J]