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第一章 FPGA异构计算1

1.1 异构计算的发展1

1.2 FPGA发展简介3

1.2.1 FPGA发展史3

1.2.2 FPGA结构的演变7

第二章 OpenCL基础14

2.1 OpenCL简介14

2.2 OpenCL模型15

2.2.1 平台模型15

2.2.2 执行模型16

2.2.3 存储模型17

2.2.4 编程模型19

2.3 OpenCL事件19

2.3.1 命令事件20

2.3.2 事件管理21

2.3.3 用户自定义事件24

2.3.4 事件回调25

2.3.5 进行评测28

2.3.6 内核事件32

2.4 OpenCL同步33

2.4.1 设备端同步33

2.4.2 宿主机端同步35

第三章 基于OpenCL的FPGA开发流程43

3.1 搭建OpenCL开发环境43

3.1.1 开发环境选择43

3.1.2 开发环境搭建流程44

3.2 开发流程51

3.2.1 建立FPGA工程51

3.2.2 编写源程序52

3.2.3 调试内核56

3.2.4 内核编译及下载58

3.2.5 工程配置及运行60

第四章 FPGA的OpenCL实现机制66

4.1 基于FPGA的异构计算平台66

4.2 访存机制68

4.2.1 全局存储68

4.2.2 本地存储69

4.2.3 访存聚合71

4.2.4 访存流化72

4.3 调度与控制机制73

4.3.1 同步机制73

4.3.2 线程调度机制73

4.3.3 迭代控制76

4.3.4 分支跳转76

第五章 OpenCL程序优化79

5.1 数据传输优化79

5.2 存储访问优化80

5.2.1 全局访存80

5.2.2 本地访存83

5.3 数据处理优化85

5.3.1 多流水线85

5.3.2 向量化86

5.3.3 循环展开90

5.3.4 平衡树92

5.4 其他优化手段93

5.4.1 运算精度93

5.4.2 优化的代码风格94

5.4.3 吞吐率95

5.4.4 运算开销96

5.5 优化流程97

第六章 实现案例99

6.1 矩阵乘法99

6.1.1 初始内核代码99

6.1.2 优化过程101

6.1.3 优化结果分析109

6.2 求解广义逆矩阵109

6.2.1 算法的实现结构110

6.2.2 优化过程113

6.2.3 优化结果117

6.3 图像卷积117

6.3.1 图像卷积算法实现代码117

6.3.2 优化过程119

6.3.3 优化结果125

6.4 K-means聚类算法126

6.4.1 算法的并行实现127

6.4.2 运行结果分析132

6.4.3 进一步优化134

附录136

参考文献142