一种用于矩阵求逆的原位替换算法及硬件实现

摘要

对于数字信号处理、无线通信技术等数值计算领域中大量的矩阵求逆运算,采用传统的求逆算法,如伴随矩阵法、高斯消去法等,计算量庞大、过程复杂,且存储空间需求大、并行性低,硬件实现计算加速效率不高。文章提出一种原位替换矩阵求逆算法,针对算法设计地址控制和硬件架构,在Xilinx公司的Virtex7现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)中进行了硬件实现,验证了所设计的硬件架构在原存储空间内,能够并行高效地完成2^n阶单精度实数矩阵求逆运算,结果精度能达到10^-6。与基于Cholesky分解的矩阵求逆方法相比,该算法能取得近10倍的加速比;其并行性高,占用的存储和硬件资源少,具有较高的性能。