Reconfigurable system on an FPGA

Práce se zabývá tvorbou metodiky návrhu rekonfigurovatelného systému na FPGA obvodu. Tato metodika využívá pokročilých technik založených na částečné dynamické rekonfiguraci za účelem optimalizace rekonfigurovatelných systémů z hlediska flexibility, vyžadované paměti, času potřebného pro implementaci návrhu a množství logických zdrojů FPGA obvodu nezbytného pro vytvoření rekonfigurovatelného systému. V textu jsou představeny základní pojmy z oblastí struktury a konfigurace FPGA obvodů, dále pak základní vlastnosti částečné rekonfigurace, relokace částečných konfiguračních souborů, vyčítání konfigurační paměti FPGA a zapisování dat do interních registrů obvodu. Jádro práce představuje metodiku návrhu rekonfigurovatelného systému s využitím výše zmíněných technik. Dílčí části této práce jsou ověřeny na různých experimentech. V závěru jsou shrnuty výsledky jednotlivých přístupů a diskutovány přínosy použitých technik.This work is focused on a methodology of the reconfigurable system design implemented on an FPGA. This methodology uses advanced techniques based on a partial dynamic reconfiguration in order to optimize a reconfigurable system in terms of system's flexibility, memory requirements, implementation time requirements and logic sources consumption.The text describes basics of the FPGA structure and important features of the dynamic partial reconfiguration, partial bitstream relocation, FPGA's configuration memory readback and FPGA's internal registers states restoration techniques.The main part of the work presents a design methodology of the reconfigurable system where all mentioned techniques are supported. Individual parts of this work were verified on several applications with different sizes. Conclusion summarizes the results of the different approaches and discussed the benefits of the involved techniques

A dynamically reconfigurable system for closed-loop measurements of network traffic

Streaming network traffic measurement and analysis is critical for detecting and preventing any real-time anomalies in the network. The high speeds and complexity of today's networks, coupled with ever evolving threats, necessitate closing of the loop between measurements and their analysis in real time. The ensuing system demands high levels of programmability and processing where streaming measurements adapt to the changing network behavior in a goal-oriented manner. In this work, we exploit the features and requirements of the problem and develop an application-specific FPGA-based closed-loop measurement (CLM) system. We make novel use of fine-grained partial dynamic reconfiguration (PDR) as underlying reprogramming paradigm, performing low-latency just-in-time compiled logic changes in FPGA fabric corresponding to the dynamic measurement requirements. Our innovative dynamically reconfigurable socket offers 3× logic savings over conventional static solutions, while offering much reduced reconfiguration latencies over conventional PDR mechanisms. We integrate multiple sockets in a highly parallel CLM framework and demonstrate its effectiveness in identifying heavy flows in streaming network traffic. The results using an FPGA prototype offer 100 percent detection accuracy while sustaining increasing link speeds. © 1968-2012 IEEE