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基于ＦＰＧＡ的硬件加速设计在云计算中的应用

付水论

【摘要】针对云计算平台在机器学习推理、视频处理等场景中因虚拟化开销、多租户资源争用、内存墙与能耗约束而导致的性能瓶颈，本文提出一种基于现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）的硬件加速设计技术。该技术通过建立硬件适配度评估模型、优化基于数据流模型的内存带宽、协同设计能效与隔离机制，并结合中央处理器（ＣＰＵ）与ＦＰＧＡ的动态异构调度，实现了在线部分重配置与高效数据交换。案例分析结果表明，在云端视频转码这一典型应用中，本文方案相比纯ＣＰＵ方案将平均延迟降低６８％，吞吐量升超过２１０％、虚拟化开销下降７５％、能效比提升近３倍，有效缓解了云平台的关键性能瓶颈。

【关键字】云计算；ＦＰＧＡ；硬件加速设计

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