Izdelava pospeševalnika za izračun MD5 na napravi FPGA s knjižnico PYNQ

Smole, Vid (author), Ilc, Nejc (mentor), Pilipović, Ratko (co-mentor)

V okviru diplomske naloge smo se želeli bolje spoznati z odprtokodno knjižnico PYNQ in podati svojo oceno njene primernosti za splošno uporabo v aplikacijah visoko zmogljivega računanja. Knjižnica nam omogoča pisanje vmesnikov za komunikacijo z logiko na čipu FPGA iz udobja jezika z veliko stopnjo abstrakcije Python. Kot primer uporabe knjižnice smo izbrali implementacijo cevovodnega pospeševalnika za izračun zgoščenih vrednosti z algoritmom MD5. Pospeševalnik sprejema in pošilja podatke s protokolom AXI in uporabo DMA, za zgoščevanje podatkov pa uporablja 64-stopenjski cevovod. Pokazali smo, da je izračun zgoščenih vrednosti z uporabo našega pospeševalnika hitrejši kot z uporabo standardne knjižnice, pri tem pa ne žrtvujemo kakovosti uporabniške izkušnje.

• Language: Slovenian
• Keywords: FPGA, PYNQ, AXI, MD5, načrtovanje digitalnih sistemov, VHDL
• Work type: Bachelor thesis/paper
• Typology: 2.11 - Undergraduate Thesis
• Organization: FRI - Faculty of Computer and Information Science
• Year: 2023
• PID: 20.500.12556/RUL-150099
• COBISS.SI-ID: 167256067
• Publication date in RUL: 13.09.2023

Secondary language

• Language: English
• Title: MD5 accelerator on FPGA with the PYNQ library

Abstract

The aim of this thesis was to familiarize ourselvers with the open source library PYNQ and to give our assessment of its suitability for general use in high-performance computing applications. The library allows us to write interfaces to communicate with logic on an FPGA from the comfort of the high-level abstraction language Python. As an example of the use of the library, we have chosen to implement a pipelined accelerator for the hashing algorithm MD5. The accelerator receives and sends data using the AXI protocol and DMA. It uses a 64-stage pipeline for data hashing. We have shown that computing hash values using our accelerator is faster than using the standard library, without sacrificing user experience.

• Keywords: FPGA, PYNQ, AXI, MD5, digital systems design, VHDL