基于FPGA的VPX型智能加速模块的设计与实现

来源：计算机技术与发展杂志2024年第10期北京时间：

作者：叶亚峰;张宁;寇金桥;王昕

摘要：针对航空航天领域中智能计算单元运行环境恶劣、智能算法推理速度要求高以及模型部署过程复杂的问题,设计并实现了一种基于国产现场可编程门阵列(FPGA)的智能加速模块。 该加速模块接口符合高速串行总线标准(VPX)规范,具有较好的机械结构和环境适应性,支持深度学习目标检测等算法的推理加速。 在 FPGA 芯片、DDR 内存、电源转换模块等核心元器件的硬件选型符合国产化要求的基础上,完成硬件电路设计,得到智能加速模块实物。 以目标检测算法为例,使用设计的自动编译工具将权重文件和模型文件部署到智能加速模块上进行推理计算,实验证明了智能加速模块具有较好的环境适应性、部署便捷性以及计算加速性能,且加速比约为国产中央处理器(CPU)的 4. 47 倍。

关键词：智能计算单元;现场可编程门阵列;目标检测;智能加速模块;深度学习处理单元;自动编译工具