专利名称：一种基于fpga的大气污染扩散分析系统的运算装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子信息技术领域，具体涉及一种基于FPGA的大气污染扩散分析系统的运算装置。
背景技术：
目前，大气污染扩散计算分析系统中的运算系统以通用处理器为核心，而以该通用处理器为核心的运算系统存在顺序执行架构的局限性，需要大量运算指令才能完成运算，无法实现特定条件下对数据的超高速处理能力，导致运算规模降低，运算耗时大，且不能满足实时、准确的要求。发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于FPGA的大气污染扩散分析系统的运算装置，作为大气污染扩散分析系统中运算系统的运算核心，解决了运算系统存在的顺序执行架构局限性的问题，能实现特定条件下对数据的超高速处理，縮短运算耗时，满足实时、准确的要求。
本实用新型所采用的技术方案是，一种基于FPGA的大气污染扩散分析系统的运算装置，包括并行设置的多个计算单元，多个计算单元分别与通讯接口连接，通讯接口与主控计算机或嵌入式主控设备相连接。
本实用新型的特征还在于，
计算单元包括并行设置的多个雷特尔模型模块、高斯稳定型事故模型模块和高斯瞬时型事故模型模块，多个雷特尔模型模块、高斯稳定型事故模型模块和高斯瞬时型事故模型模块分别与通讯接口相接。
的通讯接口为PCI、 PCI-x、 PCI-E、网络或LVDS。
本实用新型运算装置的优点如下
充分利用大容量可编程门阵列FPGA的可重构特性和并行处理特性，将 大气污染扩散模型硬件化并移植到计算单元中，并将算法进行流水线和并行 改造，实现超高速运算，并具有体积小、功耗小、计算成本低的特点。
图1是本实用新型运算装置的结构示意图2是本实用新型运算装置中计算单元的结构示意图3是本实用新型运算装置中计算单元的原理图。
图中，l.计算单元，2.通讯接口， 3.主控计算机或嵌入式主控设备，4. 雷特尔模型模块，5.高斯稳定型事故模型模块，6.高斯瞬时型事故模型模块， 7.大容量FPGA器件，8.RAM。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。
本实用新型运、算装置的结构，如图1所示。包括并行设置的多个计算单 元1，各计算单元1分别与通讯接口 2连接，通讯接口 2与主控计算机或嵌 入式主控设备3相连接。
本实用新型运算装置中计算单元的结构，如图2所示。包括并行设置的 多个雷特尔模型模块4、高斯稳定型事故模型模块5和高斯瞬时型事故模型 模块6，各个雷特尔模型模块4、高斯稳定型事故模型模块5和高斯瞬时型 事故模型模块6分别与通讯接口 2相接。
通讯接口2为PCI、 PCI-x、 PCI-E、网络或LVDS。本实用新型运算装置中计算单元的原理图，如图3所示。多个大容量 FPGA器件7，按照内置大气污染模型算法完成基本计算逻辑的并行处理， 各个大容量FPGA器件7通过高速低压差分信号，即高速LVDS相互通讯， 并将之间数据存储于外部设置的RAM8中。
计算单元1是进行并行计算的基本单元，将雷特尔模型、高斯稳定型事 故模型、高斯瞬时型事故模型等大气污染扩散分析计算模型算法和一些特定 的大气污染扩散分析计算模型算法分别进行硬件化，得到不同的模块，然后 根据计算量，在计算单元中配置不同数量的不同的模块。
通讯接口 2是连接计算单元1与主控计算机或嵌入式主控设备3之间的 数据通讯接口，将主控计算机或嵌入式主控设备3发出的计算指令和参数传 输给计算单元1，并将计算单元1的计算结果传输给主控计算机或嵌入式主 控设备3，同时，也是计算单元1在运算过程中从主控计算机或嵌入式主控 设备3获取所需数据的通道。
主控计算机或嵌入式主控设备3控制计算单元1的运行，并发出指令和 参数给各个计算单元4，并接收各计算单元4的计算结果，做进一步的分析。
RAM用于存储可编程门阵列FPGA计算的参数、中间变量和计算结果。
高速LVDS用于可编程门阵列FPGA之间数据的高速传输。
本实用新型运算装置的工作过程 ， 对主控计算机或嵌入式主控设备3和计算单元1的驱动进行初始化，通 过主控计算机或嵌入式主控设备3将所需的计算指令和计算参数发送给计算 单元1，计算单元1接收到来自主控计算机或嵌入式主控设备3的计算指令 莉计算参数，按照内置大气污染模型算法完成基本计算逻辑的并行处理，采 用并行计算协调处理逻辑进行各个并行计算逻辑之间的协调处理，并进行数据的汇总和分发工作，计算结束后，得到的计算结果送至缓冲区自动传送给
主控计算机或嵌入式主控设备3，同时，査询是否有新的指令正在等待，如 果有，则执行新的指令，否则，等待主控计算机或嵌入式主控设备3传输指 令，由主控计算机或嵌入式主控设备3决定是否需要继续计算，如需要则分 别准备针对各个计算单元1的计算指令和计算参数并执行。
本实用新型运算装置，用于大气污染扩散计算分析系统中的运算系统， 作为该运算系统的核心，解决了运算系统存在的顺序执行架构局限性的问 题，可对特定条件下的数据进行超高速处理，縮短运算时间，满足实时、准 确的要求。
权利要求1. 一种基于FPGA的大气污染扩散分析系统的运算装置，其特征在于，包括并行设置的多个计算单元(1)，多个计算单元(1)分别与通讯接口(2)连接，通讯接口(2)与主控计算机或嵌入式主控设备(3)相连接。
2. 根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，所述的计算单元(1) 包括并行设置的多个雷特尔模型模块(4)、高斯稳定型事故模型模块(5) 和高斯瞬时型事故模型模块(6)，多个雷特尔模型模块(4)、高斯稳定型事 故模型模块(5)和高斯瞬时型事故模型模块(6)分别与通讯接口 (2)相 接。
3. 根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，所述的通讯接口 (2) 为PCI、 PCI-x、 PCI-E、网络或LVDS。
专利摘要本实用新型公开的一种基于FPGA的大气污染扩散分析系统的运算装置，包括并行设置的多个计算单元，多个计算单元分别与通过通讯接口连接，通讯接口与主控计算机或嵌入式主控设备相连接。本实用新型运算装置，用于大气污染扩散计算分析系统中的运算系统，作为该运算系统的核心，解决了运算系统存在的顺序执行架构局限性的问题，将大气污染扩散模型硬件化，对特定条件下的数据进行超高速处理，缩短运算时间，满足实时、准确的要求，并具有功耗低、体积小、计算成本低的特点。
文档编号G06F19/00GK201270033SQ20082022175
公开日2009年7月8日 申请日期2008年10月7日 优先权日2008年10月7日
发明者苗保刚 申请人:苗保刚