基于RISC-V的AES密码加速引擎设计与验证

随着物联网技术的快速发展和物联网设备的广泛部署,信息安全问题日益凸显。密码是保障信息安全的关键核心技术,但传统的密码算法适配方案存在性能和灵活性难以兼顾的问题,提出了一种密码指令扩展方案在两者之间取得了很好的平衡。首先分析了AES算法的运算环节,结合蜂鸟E203处理器架构,提出了密码指令扩展和加速引擎设计方案;接着进行了软硬件实现,构建了RTL级仿真环境和FPGA板级验证环境;最后进行了实验验证和对比分析。实验结果表明,提出的方案在只增加接近2%的硬件资源的情况下可以取得约700%的加速比,具有较高的能效,可适用于在物联网等资源受限的场合。

一种自适应图像插值算法及加速引擎的协同设计

为提高高清彩色图像超分辨率重建效果,该文提出了一种基于边缘对比度的新型自适应图像插值算法。使用边缘对比度检测和不同尺度的感受野来自适应选择Lanczos插值的系数,自适应性和不同感受野可以进一步提升图像放大质量,图像质量相比于双线性插值平均峰值信噪比(PSNR)提高1.1 dB,结构相似度(SSIM)提高0.025,图像感知相似度(LPIPS)提高0.051,相比于双三次插值平均PSNR提高0.34 dB,SSIM提高0.01,LPIPS提高0.033。同时为减少硬件资源以及提高存储效率协同设计了一种高并行、高能效的加速插值引擎架构,通过两级数据重用和系数脉动机制极大提高计算访存比。加速引擎在16 nm工艺库的综合结果达到2 GHz时钟频率;在Xilinx Zynq Ultra scale+xczu15eg FPGA上工作频率达到200 MHz,帧速度(fps)达到60的实时性能。

面向802.11ac的安全加速引擎Gbps VLSI架构设计与实现

针对IEEE 802.11i协议中多种安全协议实现进行研究,结合以IEEE 802.11ac协议为代表的下一代无线局域网(WLAN)系统对高吞吐率的需求,提出了一种支持WEP/TKIP/CCMP协议的多模、高速安全加速引擎的大规模集成电路(VLSI)架构。提出了基于哈希算法的密钥信息查找算法,缩小了查找时钟延迟。基于复合域的运算方式实现高级加密标准(AES)算法,提出双AES运算核的并行架构实现计数器与密码分组链接(CCM)模式,提升运算吞吐率的同时也降低了引擎的响应延迟。经过FPGA实现和ASIC流片验证表明,该安全加速引擎具备可重构性,处理延迟仅为33个时钟周期,在322 MHz工作频率下运算吞吐率可达3.747 Gbit/s。

TMS320DM320视频加速引擎IMX的性能分析

移动多媒体的迅猛发展及视频压缩标准复杂度的不断提升对硬件平台提出了更高的要求。TMS320DM320是TI公司推出的多媒体处理器。内部为ARM+DSP+视频加速引擎IMX的新型处理器架构广泛支持主流音视频压缩标准。视频加速引擎IMX是高性能的运算加速单元,支持多种复杂解码操作。介绍了TMS320DM320,并对H.264解码器进行性能分析,提出了运算复杂模块针对IMX的优化方案,并以耗时的逆变换、逆量化与亮度分量运动补偿为例,测试并评估IMX实现H.264复杂算法的性能。经测试,使用IMX视频解码运算可以获得9倍以上的速度提升。

基于加速引擎的防火墙部署方案

文章提出一种提升防火墙数据吞吐量的新方法,引入一台加速引擎的设备,通过实时学习模仿防火墙的安全策略,协同防火墙共同处理网络数据包,降低需要防火墙处理的数据包数量,克服了传统防火墙易于产生性能瓶颈的问题;同时基于Linux/netfilter实现了一个原型系统,并验证了该方案的有效性和可行性。

数据库加速引擎中数据垂直分片技术研究

探讨了企业级数据库加速引擎(EDAE)中数据分布器(DDT)的实现。DDT基于两种分片技术:Hash散列水平分片和垂直分片。提出了一种基于图形技术的垂直分片算法VFG,它能很好地适用于OLTP应用。最后在理论和实验上对引擎的分片方案进行了分析和研究。

基于改进SSD-MobileNet算法的AGV动态目标检测方法

为了提升自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)动态障碍物视觉检测的精度和帧率,提出了一种基于单镜头多盒检测器(single shot multibox detector,SSD)的改进算法。将轻量级MobileNet网络引入到SSD网络结构中,然后利用K-means算法对训练数据集中真实框的AR值进行聚类并更新,最后利用Jeston Nano嵌入式平台搭建了AGV实验系统,引入TensorRT加速引擎,分别对改进前后的SSD-MobileNet模型进行加速优化,并对比分析。结果表明:改进的SSD-MobileNet模型在AGV上使用TensorRT加速引擎的mAP值为79.1%,相比优化前提升了10.8%,对精度影响很小,而帧率达到了25 f/s,较原SSD模型提升了近4倍,且改进后模型规模也比优化前缩小了37%。采用改进算法能够使AGV在运输过程中完成动态障碍物检测任务,可代替人工实现货物高效运输,并节省运输成本,为智能化运输提供了一种新的思路。

RISC-V架构的轻量化内存保护单元

随着互联网和物联网的快速发展,全球联网设备数量高速增长,“万物互联”成为全球网络未来发展的重要方向。边缘物联代理设备繁荣的同时也催生了多样化的安全问题,然而传统的安全保护机制在现有边缘物联代理设备上已变得低效,且可信执行环境过大,需要依赖远程授权。目前应用普遍存在被破解、数据被窃取篡改等安全风险,对金融数据安全、个人隐私数据保护、业务数据完整性等带来极大的威胁。本文提出了一种基于RISC-V架构的轻量化内存保护单元,实现基于硬件可信根的硬件安全启动机制。通过对RISC-V指令集进行扩展,并利用新增指令创建内存安全空间,将一般的内存转换成安全的加密空间,实现可信嵌入式系统。

安全帽佩戴检测网络模型的轻量化设计

现有的安全帽佩戴检测网络模型存在准确率低、推理速度慢、部署到边缘计算设备时精度和实时性均达不到应用要求等问题。提出一种轻量化设计的DT-YOLO模型,对YOLOv4-Tiny目标检测模型进行改进,通过增加一个检测层提高模型在密集场景下对小目标的检测能力,并引入空间金字塔池化模块,提高模型对不同尺寸目标的检测能力。使用局部稀疏因子衰减算法进行稀疏化训练,从而使经过稀疏化训练后模型的平均精度均值(mAP)得到提高。根据缩放系数判断通道的重要性,并进行模型的通道剪枝,压缩模型的大小和计算量。使用TensorRT推理加速引擎进行网络层水平和垂直融合,消除拼接层操作,并将参数压缩成16位浮点型,提高模型的推理速度,最后在Jeston Nano边缘计算设备上实现模型部署。实验结果表明,与YOLOv4-Tiny模型相比,DT-YOLO模型的mAP提高了3.6个百分点,模型大小减少了83.5%,帧率提高137.7%,能够满足安全帽佩戴检测的要求。

基于FPGA云的实时图像处理在线验证平台设计

针对FPGA图像处理算法快速验证问题,设计了基于FPGA云的实时图像处理在线验证平台。平台基于具有FPGA计算加速功能的云服务器搭建,包括硬件逻辑架构和软件驱动框架。其中,前者由图像虚拟捕获模块、图像虚拟输出模块及基于DVP协议的虚拟用户接口构成;后者以OPAE架构为基础,实现用户应用与FPGA逻辑数据交互。该平台以FPGA云服务器上用户图片或视频为激励,图像虚拟捕获模块捕获激励数据,通过虚拟DVP接口发送至用户图像处理模块,处理结果经虚拟DVP接口、图像虚拟输出模块后由软件驱动读取、整合并实时回传,像素时钟100 MHz。经彩色图像高斯滤波在线实验验证,该平台在简化传统验证模式外设架构的同时,能够快速验证用户自定义图像算法模块,提高了图像算法的原型验证效率。

嵌入式Linux下的AU 1200 MAE驱动程序设计

媒体加速引擎是AlchemyTM AU 1200的片上硬件设备,主要完成图像及视频的解码。为了能在嵌入式Linux下使用媒体加速引擎完成视频的硬解码,在此介绍了该设备的硬件结构,以及在嵌入式Linux下构建其开发环境的方法和过程,包括主机开发环境的构建,交叉编译工具的使用以及交叉编译的过程,并重点介绍媒体加速引擎驱动程序的设计,交叉编译,加载到Linux内核以及应用测试的整个流程。经测试,该驱动程序可动态加载入Linux内核并成功驱动媒体加速引擎,从而可将其应用于媒体播放器完成视频的硬解码功能。

基于异构多核处理器的H.264并行编码算法

H.264视频编码标准计算复杂度较高,难以完成高清视频的实时编码。为此,提出异构多核DM6467平台的H.264并行编码算法。综合DM6467内部各个硬件加速引擎的依赖关系和存储器特点,设计宏块级并行编码算法,通过分析多slice模式流水线的特点,以及数字信号处理器和ARM双核任务分配,提出合并流水线、核间负载均衡的优化方案。实验结果表明,优化后的编码器效率提高18%,能实现在DM6467平台上1080P的实时编码。

嵌入式AU1200无线车载终端播放器设计实现

设计和实现了基于Alchemy AU1200嵌入式无线车载终端播放器,采用嵌入式技术,利用AU1200的媒体加速引擎(MAE)对多媒体文件进行硬件解码,再将硬件解码后的数据通过MAI Engine对MAI中的文件读取、解复用、解码等函数的调用进行软件解码,从而实现包括MPEG1,MPEG2,MPEG3,MPEG4等格式的多媒体文件的播放。这样的实现方法的特点在于省去了外部DSP电路,大大地简化了软件设计,同时也节省了CPU的开销。

异构多核的全高清H264解码系统设计

利用异构多核处理器OMAP4430在多媒体视频编解码上的运算优势,实现了全高清H264视频的实时解码。采用virtio缓存队列和RPMsg消息框架来实现基于异步通知的异构多核间数据通信,并结合TI公司IVA-HD多媒体硬件加速引擎和针对多核进行的合理任务分配机制来提高解码器的工作效率。实验结果表明,此方法实现的解码速度达到35F/s,能够完成对1080P全高清视频的实时解码。

大规模刚体碰撞模拟技术在电影后期特效中的开发与应用(上)

随着科技的发展,计算机图形学的广泛应用,电影后期制作中的新方法、新工艺层出不穷,在很大程度上提高了电影制作水平。近些年来,以并行运算为主的新硬件快速发展,对应的并行算法也随之衍生;并行运算在降低运算成本的基础上更提高了运算效率。运算效率的提高和新物理模拟引擎的诞生使大规模刚体碰撞模拟成为现实,能够在电影后期制作过程中创作出过去难以想象的超现实模拟镜头,对进一步提高中国电影后期制作水平、丰富电影制作手段有很大的推动作用。

大规模刚体碰撞模拟技术在电影后期特效中的开发与应用(下)

随着科技的发展,计算机图形学的广泛应用,电影后期制作的新方法层出不穷,在很大程度上提高了中国电影制作水平。近些年来,以并行运算为主的新硬件得到了快速发展,对应的并行算法也随之衍生;并行运算在降低运算成本的基础上更提高了运算效率。运算效率的提高和新物理模拟引擎的诞生使大规模刚体碰撞模拟成为现实,能够在电影后期制作过程中创作出过去难以想象的超现实模拟镜头,对进一步提高中国电影后期制作水平、丰富电影制作手段有很大的推动作用。

移动信息化平台的设计与实现

本文首先阐述了移动信息化平台的架构、移动门户和移动加速引擎在移动信息化平台建设中的可行性和优越性,然后利用这两种技术进行平台的搭建与优化。该平台为用户提供可通过移动终端随时随地访问宽带支撑系统的服务,并具有高安全性。

微星NX6800Ultra魔幻系列突破显示卡新视界!

微星科技近日发表NX6800Ultra系列显示卡，搭配NVIDIA GeForce 6800 Ultra魔幻显示芯片，采用第三代的NVIDIA CineFX 3．03D加速引擎，完美的剧院级技术NVIDIA ULTRASHADOW ‖呈现出最摄人的3D光源场景，让玩家目不暇给，微星科技NX6800 Ultra系列带给玩家前所未有的3D特效震撼!