Nghiên cứu công nghệ FPGA và ứng dụng xử lý nhanh dữ liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN QUANG HUY

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ FPGA

VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NHANH DỮ LIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên, tháng 08 năm 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN QUANG HUY

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ FPGA

VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NHANH DỮ LIỆU

Chuyên ngành : Khoa học máy tính

Mã Số : 60 48 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Vũ Duy Linh

Thái Nguyên, tháng 08 năm 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

I

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Thái nguyên, ngày 30 tháng 8 năm 2015

Tác giả

Nguyễn Quang Huy

II

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc tiên tôi muốn gửi lời cảm ơn đến thầy giáo TS. Vũ Duy Linh, ngƣời

trực tiếp hƣớng dẫn tôi thực hiện luận văn này. Tôi cũng mong muốn bày tỏ lòng

biết ơn đến các thầy, cô giáo Viện Công Nghệ Thông Tin và Khoa Công Nghệ

Thông Tin – Đại học Thái Nguyên đã tận tình dạy dỗ và tạo mọi điều kiện học tập

thuận lợi cho tôi trong suốt khóa học qua.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đặc biệt là bố mẹ, anh, chị và vợ tôi

những ngƣời luôn hết mình yêu thƣơng, dùi dắt và ủng hộ tôi trong cuộc sống.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn ban lãnh đạo Công ty TNHH Giải Pháp Công

Nghệ ITS Việt Nam, các anh chị em đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi tham gia

và hoàn thành khóa học. Tôi xin cảm ơn các bạn của tôi, những ngƣời luôn bên

cạnh động viên, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến thiết thực trong quá trình học

tập và thực hiện luận văn./.

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 8 năm 2015

Sinh Viên Thực hiện

Nguyễn Quang Huy

III

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... I

LỜI CẢM ƠN.................................................................................................... II

MỤC LỤC ........................................................................................................ III

DANH MỤC HÌNH ............................................................................................V

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU....................................................VI

LỜI MỞ ĐẦU.....................................................................................................1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ FPGA VÀ ỨNG DỤNG..........4

1.1. Lịch sử ra đời của FPGA.............................................................................. 4

1.2. Quy trình thiết kế FPGA tổng quát............................................................. 11

1.3. Ứng dụng của FPGA .................................................................................. 15

1.4. Một số ngôn ngữ lập trình cho PFGA ........................................................ 15

1.4.1. Ngôn ngữ VHDL .................................................................................... 16

1.4.2. Cấu trúc mô hình hệ thống mô tả bằng VHDL....................................... 18

1.4.3. Ngôn ngữ Verilog ................................................................................... 22

1.4.4. Phƣơng pháp kiểm tra trong Verilog ...................................................... 23

1.5. Môi trƣờng lập trình cho FPGA.................................................................... 23

1.5.1. Phần mềm ISE của hãng Xilinx.............................................................. 24

1.5.2. Phần mềm Quartus II của hãng Altear.................................................... 27

CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ FPGA VÀ BÀI TOÁN XỬ LÝ NHANH DỮ LIỆU

......................................................................................................................... 30

2.1. Các thế mạnh của các ngôn ngữ đặc tả phần cứng ....................................... 30