• شماره ركورد
    34306
  • پديد آورنده

    ميلاد كلوندي

  • عنوان
    پياده سازي واحد پردازش داده بر روي FPGA
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي برق سيستمهاي ديجيتال
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/7/27
  • استاد راهنما
    دكتر ستار ميرزاكوچكي
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    مهندسي برق
  • چكيده
    واحد پردازش داده ) (DPUبهعنوان نسل جديد پردازندههاي قابلبرنامهريزي، نقش مهمي در مراكز داده مدرن ايفا ميكند و مكمل CPUو GPUمحسوب ميشود. اين واحدها با تركيب پردازنده مركزي چندهستهاي، رابط شبكه با كارايي بالا و موتورهاي شتابدهنده انعطافپذير، پردازش و انتقال دادهها را با سرعت و بهرهوري بالا فراهم ميآورند. در اين پاياننامه، طراحي و پيادهسازي يك DPUمبتني بر FPGAبا استفاده از فناوريهاي نوين همچون PCI Expressو حافظه DDRبررسي شده است. اين فناوريها امكان ارتباط پرسرعت و تبادل دادههاي پيچيده در سيستمهاي تعبيهشده و مراكز داده را فراهم ميكنند. علاوه بر كاربردها، مزايا و معايب DPUها تحليل شده است؛ مزايايي مانند افزايش كارايي در پردازش ابري، بهبود امنيت دادهها و انعطافپذيري در برنامهريزي بهتفصيل موردبررسي قرار گرفته است. همچنين، چالشهاي فني مانند هزينه بالاي خريد و نگهداري و پيچيدگي توسعه اين واحدها مطرح گرديده است. در بخش دوم پاياننامه، الگوريتم رمزنگاري AESبهعنوان يكي از الگوريتمهاي استاندارد و مطمئن رمزنگاري داده، با تمركز بر پيادهسازي خط لوله شده بر روي FPGAبررسي شده است. معماريهاي مختلف AESشامل انواع حلقههاي، كاملاا بازشده و خط لوله عميق معرفي و عملكرد آنها مقايسه شدهاند. در نهايت، با استفاده از تكنيكهاي بهينهسازي مانند قفلگذاري كلاك، توان عملياتي تا 6گيگابيت بر ثانيه در FPGAمحقق شده است كه نشان از كارايي بالاي طراحي دارد. اثر بهمن رمزنگاري ) (Cryptographic Avalanche Effectنيز براي ارزيابي امنيت اين پيادهسازي تأييد شده است
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/10/15
  • عنوان به انگليسي
    implementation of data processing unit on FPGA
  • تاريخ بهره برداري
    1/3/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    ميلاد كلوندي

  • چكيده به لاتين
    The Data Processing Unit (DPU), as a new generation of programmable processors, plays a crucial role in modern data centers, complementing CPUs an‎d GPUs. By combining multi-core central processors, high-performance network interfaces, an‎d flexible acceleration engines, these units provide high-speed an‎d efficient data processing an‎d transfer. This thesis investigates the design an‎d implementation of an FPGA-based DPU utilizing modern technologies such as PCI Express an‎d DDR memory. These technologies enable high-speed communication an‎d complex data exchange in embedded systems an‎d data centers. In addition to their applications, the advantages an‎d disadvantages of DPUs have been analyzed. Benefits such as increased efficiency in cloud processing, improved data security, an‎d programming flexibility are discussed in detail. Furthermore, technical challenges like high acquisition an‎d maintenance costs an‎d the complexity of developing these units are addressed. In the second part of the thesis, the AES encryption algorithm, one of the stan‎dard an‎d reliable data encryption algorithms, is examined with a focus on its pipelined implementation on an FPGA. Various AES architectures, including looped, fully unrolled, an‎d deep pipelined types, are introduced an‎d their performance compared. Finally, by employing optimization techniques such as clock gating, a throughput of up to 6 Gigabits per second has been achieved on the FPGA, demonstrating the high efficiency of the design. The Cryptographic Avalanche Effect has also been confirmed to eva‎luate the security of this implementation.
  • كليدواژه هاي فارسي
    واحد پردازش داده
  • كليدواژه هاي لاتين
    PCIe , DDR , FPGA , AES encryption , Data accelerator , Data center
  • Author
    Milad Kalvandi
  • SuperVisor
    Dr. Sattar Mirzakuchaki