文章摘要
引用本文:郑柏春,钱 慧,林培杰,戴曼娜,程树英.基于FPGA的元胞自动机模型[J].福州大学学报(自然科学版),2014,42(4):550~555
基于FPGA的元胞自动机模型
Cellular automata model based on FPGA
  
DOI:10.7631/issn.1000-2243.2014.04.0550
中文关键词: 元胞自动机  FPGA  SOPC  细菌繁殖
英文关键词: cellular automata  FPGA  SOPC  bacterial reproduction
基金项目:
作者单位
郑柏春 福州大学微纳器件与太阳能电池研究所福建 福州 350116 
钱 慧 福州大学微纳器件与太阳能电池研究所福建 福州 350116 
林培杰 福州大学微纳器件与太阳能电池研究所福建 福州 350116 
戴曼娜 福州大学微纳器件与太阳能电池研究所福建 福州 350116 
程树英 福州大学微纳器件与太阳能电池研究所福建 福州 350116 
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中文摘要:
      传统元胞自动机数学模型在计算机软件中的实现,受当前处理器顺序执行指令的特性和元胞自动机特殊的数据结构所限,无法同时实现高速度和高精度,因此将其移植到FPGA上实现. 硬件实现的模型具有并行计算的特性,能够显著提高计算速度,芯片规模的快速扩大又为高精度的实现提供了可能. 设计元胞自动机硬件模型,将其作为IP核嵌入SOPC系统中,在上位机控制下进行模型演化,并设计了软件模型进行参照. 经测试,硬件模型能正确实现元胞机算法,在一个时钟周期内完成一代元胞演化,相比于软件模型显著提高了执行效率.
英文摘要:
      Traditional model of cellular automata is implemented by the software. Subject to the characteristic of a processor which executes instructions sequentially and the special data structure of the cellular automata,it’s hard to achieve both high speed and high precision. In this paper,we have implemented the model on a FPGA device. The hardware model can compute concurrently,and then significantly improve the computing speed. The rapid expansion of FPGA chips offers possibility for the realization of high precision. We designed a cellular automata hardware model and embedded it on a SOPC system as an IP core . Then we simulated the model under the control of a host computer. Hardware model can correctly perform the evolution algorithm in a clock period .Compared with the software model,the hardware model can significantly improve the efficiency of the simulation.
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