题目：基于FPGA的大规模矩阵乘法并行计算

FPGA（Field Programmable Gate Array）凭借其集成度高、灵活性大、性能优越的特点，在图像处理等高速数据处理领域渐成主流。PCI总线也以其高速数据传输能力获得了广泛的应用。论文设计了基于FPGA的矩阵乘法计算加速卡，它通过PCI总线接口接入PC机，实现矩阵乘法运算的并行计算。本文首先介绍了FPGA的特点和结构，从FPGA芯片内置资源和芯片性能角度出发，综合考虑价格等因素，确定芯片选型和相应的开发环境。同时根据设计流程，对整个设计开发所涉及的器件、开发工具及环境做出相应说明。通过对比分析常见数据传输接口，选择了PCI总线传输方案，再比较PCI总线接口的几种开发方法，确定采用PCI9054桥芯片实现PCI总线控制逻辑。然后在硬件板卡调试成功的基础上，设计本地总线的逻辑和配置空间，从而实现从PC机到加速卡的高速数据传输。整个系统的设计包括硬件和软件两部分。硬件设计包括PCB、逻辑控制电路、存储器系统和电源等模块的设计。通过对信号完整性问题进行处理，设计出高速板卡；通过对FPGA内部逻辑控制电路的设计，使系统能实现逻辑控制和数据在PC与本地内存间的传输；通过对SRAM和SDRAM的控制器设计，实现了数据的本地存储和缓冲的多级的存储结构。软件设计则主要是开发上位机调用程序，实现用户与板卡的接口。在此基础上，论文继续探讨矩阵乘法的并行算法，从并行的概念、算法性能度量、算法实现着手，通过资源复用的方式在FPGA上实现了矩阵的并行算法设计，再针对硬件特点优化算法，最后将该加速卡与PC机软件就实现乘法的性能进行对比分析。