ISSN 1009-5624 CN 10-2021/TQ    主管:中国乐凯集团有限公司    主办:北京乐凯科技有限公司

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首页 > 刊期 > 2026 > 5期 > 综合:探索与发现
高效低资源FPGA矩阵转置架构的设计与实现
耿 迪,凌 元,吴 甜

【摘要】针对高分辨率实时信号处理中大规模矩阵转置的现场可编程门阵列(FPGA)实现难题,本文创新性地提出一种基于分块处理的低资源、高吞吐率转置架构。 该架构采用“子方块内部转置”与“全局地址重组输出”两步法,将资源需求从与矩阵规模相关优化为仅与小块尺寸相关的恒定值。 据此设计的硬件架构,采用精密地址生成与“分块+乒乓”流水线机制,实现了高效连续处理。 在 Xilinx V7 系列 FPGA 上对 64K×64K 矩阵的测试表明:相较传统“分段乒乓”方案,本架构的块随机存取存储器(BRAM)占用由 1 024 个降至8个,资源节省率达99%;查找表(LUT)和触发器(FF)资源占用节省约59%,同时维持5.81 GB/s的高吞吐率。 本研究为突破FPGA片内资源限制、处理超大规模数据提供了高效工程解决方案。

【关键字】矩阵转置;FPGA;分块处理;低资源架构;实时信号处理
【PDF】