28、FPGA加速计算机生成全息图的实现与优化

FPGA加速计算机生成全息图的实现与优化

1. 引言

随着计算机技术的不断发展，计算机生成全息图（CGH）在虚拟现实、三维成像等领域的应用越来越广泛。然而，CGH的计算量巨大，传统的CPU计算方式往往难以满足实时性的需求。为了解决这一问题，研究人员开始采用FPGA（现场可编程门阵列）来加速CGH的计算。本文将详细介绍基于FPGA的CGH专用计算机的原理、算法、实现以及性能比较。

2. 基于FPGA的CGH专用计算机

2.1 发展历程

为了加速CGH计算，研究人员开发了一系列基于FPGA的专用计算机，如HORN系列。HORN - 1于1993年开发，由26个IC芯片组成，每个芯片通过手工布线连接。随着技术的发展，HORN - 3采用了可编程逻辑器件（PLD），HORN - 4则集成了FPGA。最新的HORN - 8使用FPGA构建，速度比传统PC快1000倍。
- HORN - 1 ：由26个IC芯片组成，手工布线连接。
- HORN - 3 ：采用可编程逻辑器件（PLD）。
- HORN - 4 ：集成FPGA。
- HORN - 8 ：使用FPGA构建，速度比传统PC快1000倍。

2.2 Xilinx Zynq系列的应用

Xilinx Zynq系列在单个芯片上集成了嵌入式CPU和FPGA，为CGH计算机的构建提供了新的解决方案。虽然Zynq体积小巧，但可以实现类似于HORN - 8的计算电路。未来，Zynq有望应用于