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第1章 一种计算平台——FPGA 1

1.1　FPGA简介 1

1.2　基于FPGA的可编程硬件平台 3

1.3　提高性能而降低成本 4

1.4　工具的作用 5

1.5　将FPGA作为嵌入式软件平台 6

1.6　编程抽象的重要性 8

1.7　C语言何时适用于FPGA设计？ 8

1.8　如何使用本书？ 9

第2章 可编程平台的发展 11

2.1　可编程逻辑的起源 11

2.2　可重编程性、硬件描述语言和FPGA的发展 14

2.3　可编程片上系统 16

2.4　FPGA并行计算 17

2.5　本章小结 18

第3章 基于FPGA应用的编程模型 19

3.1　并行处理模型 19

3.2　FPGA作为并行机 21

3.3　并行编程 22

3.4　通信进程编程模型 23

3.5　Impulse C编程模型 24

3.6　本章小结 25

第4章 Impulse C介绍 26

4.1　Impulse C的目标 27

4.2　Impulse C编程模型 27

4.3　一个最小的Impulse C程序 28

4.4　进程、流、信号和存储器 33

4.5 Impulse C中的有符号和无符号数据类型 34

4.6　理解进程 35

4.7　理解流 37

4.8　使用输出流 39

4.9　使用输入流 39

4.10　避免流死锁 41

4.11　创建和使用信号 43

4.12　理解寄存器 44

4.13　使用共享存储器 45

4.14　存储器和流的性能考虑 48

4.15　本章小结 51

第5章 描述FIR滤波器 53

5.1　设计概述 53

5.2　FIR滤波器硬件进程 53

5.3　软件测试平台 55

5.4　桌面仿真 59

5.5　应用监控 59

5.6　本章小结 61

第6章 生成FPGA硬件 62

6.1　硬件生成流程 62

6.2　理解生成的结构 64

6.3　流和信号接口 67

6.4　使用HDL仿真来理解流协议 69

6.5　调试生成的硬件 72

6.6　硬件生成重要事项 75

6.7　有效利用优化器 76

6.8　硬件进程的语言约束 78

6.9　本章小结 79

第7章 增加语句级并行 81

7.1　FPGA计算模型 81

7.2　C语言语义和并行 82

7.3　利用指令级并行 82

7.4　限制指令级 84

7.5　循环展开 85

7.6　理解流水线 86

7.7　本章小结 88

第8章　将已有的C应用程序移植到Impulse C 89

8.1　3-DES算法 89

8.2　把算法转化成数据流模型 90

8.3　进行软件仿真 94

8.4　编译成硬件 96

8.5　初步硬件分析 97

8.6　本章小结 97

第9章 创建嵌入式测试平台 99

9.1　一种混合式软硬件方法 99

9.2　用嵌入式处理器作为测试生成器 100

9.3　硬件仿真器的作用 101

9.4　3-DES算法的硬件测试 102

9.5　软件流的宏接口 106

9.6　构建测试系统 106

9.7　本章小结 119

第10章 面向FPGA性能优化C代码 120

10.1　针对性能重新考虑算法 120

10.2　改进1：引入循环，减小规模 122

10.3　改进2：数组拆分 123

10.4　改进3：提高流的性能 124

10.5　改进4：循环展开 125

10.6　改进5：主循环流水线化 126

10.7　本章小结 129

第11章 描述系统级的并行性 130

11.1　设计概要 130

11.2　执行桌面仿真 133

11.3　改进1：创建8位并行滤波器 133

11.4　改进2：创建一个系统级的流水线 137

11.5　将应用移至硬件 144

11.6　本章小结 162

第12章 将Impulse C与嵌入式操作系统相结合 163

12.1　μClinux操作系统 163

12.2　一个μClinux演示项目 164

12.3　本章小结 174

第13章　Mandelbrot图像生成 175

13.1　设计概述 175

13.2　用C语言描述算法 177

13.3　创建定点数等价算法 179

13.4　创建一个流版本 180

13.5　算法并行化 182

13.6　未来的优化 187

13.7　本章小结 187

第14章 FPGA计算的未来 188

14.1　FPGA作为高性能计算机 188

14.2　FPGA计算的未来 190

14.3　本章小结 191

附录A 获取嵌入式FPGA处理器最大限度的输出 192

附录B 生成定制流接口 202

附录C Impulse C函数参考 212

附录D　3-DES源代码清单 230

附录E 图像滤波器清单 251

附录F 部分参考文献 259

索引 260