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260999神码论坛三肖 基于FPGA的及时金融指数行情并行估量


更新时间:2019-12-02  浏览次数:

  中国金融商场仍然是环球最大的金融商场之一,跟着商场领域的一贯扩展,金融商场的性能阐扬日益昭着,办事闭联财富和国民经济的才干一贯升高。金融是摩登经济的中心,金融摩登化、商场化和国际化水准一贯升高,与社会主义商场经济体例相符合的金融体例初阶征战,并正在优化资源筑设、援帮经济鼎新、促使经济络续进展和保护社会经济安祥方面阐扬了紧急效用。

  金融来往体例(比方股票来往体例)拥有来往时代相对集合、来往指令和数据辘集的特性,对来往体例经管速率拥有很高的恳求。近年来,血本商场的神速进展和算法来往工夫(特别是高频来往)正在全全国界限内的利用,使得来往所正在低来往延时范畴面对着浩瀚的工夫寻事。

  来往所对待来往体例延时衡量监控需求也越来越要紧,同时对待大领域数据辘集型估量的及时性恳求也越来越高。对待来往体例及症结的高精度延时衡量,到达近及时的领悟职能根本能够无误神速的监测股票来往体例职能和形态,但对待大领域及时来往数据领悟,则必要到达更疾的经管速率,及时性恳求更高,直接干系到来往体例的办事质地(QoS)。守旧的软件工夫或以软件为中心的软硬件加快工夫难以知足微秒级及时领悟和及时反应的恳求,采用FPGA专用硬件布局告终大领域数据辘集型估量的并行加快称为升高来往体例办事质地的要紧需求。

  金融来往所通过加快利用软件来得到商场逐鹿上风.对金融利用软件加快,金融来往所或许比逐鹿敌手更疾更好地结束来往,更少失足,大幅度升高收益.要晋升职能起首得升高经管才干,全部晋升职能 恳求经管才干起码升高一个数目级。中国股票来往体例的近况,本项目将缠绕股票来往的正派和手法,以上证50指数的数据领悟为样板利用场景,通过专用硬件平台告终大领域及时并行数据经管,遵循特定估量模子告终神速实行股票音信采纳、数据经管、指数估量、行情更新等性能。拟采用FPGA为中心器件,探索来往数据的并行调理计谋和估量模子,将相应速率晋升3-4个数目级,并给出FPGA随股票数据数目、估量模子杂乱度升高的并行加快职能领悟。

  本项宗旨探索功效除股票来往的并行加快模子与体例策画表,还征求对股票来往体例其它营业经管的硬件加快论证计划,遵循估量劳动特性区别,给出合理的硬件加快平台摆设计划,股票指数及时更新只是此中的一个利用场景。

  本项探索功效能够集成或独立利用与股票来往营业利用,拥有表面探索价钱和实践利用实行价钱,同时将为股票来往所下一代来往体例中心说合引擎正在硬件并行加快方面的工夫改正奠定本原。

  正在搜集以及搜集数据包经管闭联题目上,链道带宽的剧增给高速搜集数据包经管带来了极大的寻事。守旧的纯软件搜集数据包经管正在职能上已不行知足必要。暂时搜集经管器、多核芯片等针对高职能搜集数据包经管供给了硬件加快工夫,对无数搜集利用供给了高职能告终手法。 正在对数据经管时延、 模糊量、 丢包率等职能目标有更高恳求的利用场地,还必要专用的加快硬件。目前基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的通用高速搜集数据包经管硬件加快架构对数据搜罗通道实行硬件加快,告终了高速链道数据报文的线速搜罗,通过专用硬件实行数据包转发和流量限造,针对后端多核办事器的并行经管实行优化,告终了限造和领悟平面的高职能经管。该架构正在流量搜罗、高精度时钟同步、高速包分类和流量限造等方面,饱满卸载了办事器的经管负荷,能有用地升高利用体例的职能.

  针对金融搜集数据经管的工夫探索而言,表洋仍然预言或告终了良多闭联硬件加快和并行估量的FPGA告终,此中Altera公司2008年面向蒙特卡罗算法(QMC)的FPGA加快模子征战,对价值衍生证券的及时无误揣测剖断做出了很大的促使效用。另表,2009年英国帝国理工学院和英国金融加快治理计划供应商Celoxica互帮,提出告终了一种叫“低延迟来往数据反应估量模子”。针对现正在越来越大的来往商场的变动数据(乃至进步gigabit),他们为投资者供给了搜集传输数据领悟的FPGA加快经管计划,行使FGPA的可筑设特性,可抉择地告终对来往数据的压缩,过滤,筛选。其职能优秀,每秒最多经管高达3.5M条音信,经管延迟也限造正在微秒量级上。不单激活了投资者的投资热忱,同时也极大促使了金融商场滚动性。

  FPGA是20世纪80年代中期浮现的一种新型的现场可编程逻辑器件,用户能够我方编写步骤筑设FPGA,从而告终预订的逻辑性能。由于FPGA拥有大领域数据并行经管才干、拓荒周期短、牢靠性高和现场可筑设等特性,以是正在短短的几十年里,现场可编程逻辑嵌入式体例策画工夫仍然成为音信财富最热点的工夫之一,利用界限广泛金融、航空航天、医疗、搜集通信、安防、汽车电子、工业等多个热点范畴。正在特定范畴与守旧PC机比拟,FPGA或许将经管速率升高几个数目级。

  如图1所示,FPGA紧要由逻辑限造块(CLB)、输入输出限造块(IOB)和内部连线三大一面构成,同时芯片内部集成块状存储器(BlockRAM)以及数字信号经管单位DSP以知足高速数据经管利用境遇的需求。

  探索及时金融指数(本策动书以股票ETF50为例)股票推导的估量模子与估量手法,遵循数据估量类型的特性策画专用硬件经管单位的布局模子;

  探索基于FPGA的硬件千兆以太网数据获取工夫,告终一律硬件的TCP/IP答应栈解析和数据包过滤;

  探索面向同构估量单位(同种估量模子)和异构估量单位(异种推导模子)协同的FPGA资源划分工夫,对资源实行优化筑设,正在有限估量资源条目下得到最高的并行加快性价比。

  及时金融指数行情的可筑设与可扩展工夫,饱满探求FPGA专用逻辑特性供给估量模子的筑设与合约推导的扩展计划。

  探索及时金融指数行情数据的高速分发及利用接口工夫,采用高速传输总线布局实实际时金融指数行情数据的提取和治理。

  (1)实实际时金融指数的大领域硬件并行加快,将数据经管的职能晋升3-4个数目级。给出数据获取、数据领悟、数据发表的总时代开销的最大加快比以及资源扩展性价比领悟。

  (2)告终基于FPGA的千兆以太网数据获取与硬件答应栈解析,打破软件答应栈解析的职能瓶颈;策画并告终行情驱动的硬件数据缓存、数据分发、并行调理与治理;告终基于FPGA的异构与同构估量单位相连结的大领域数据并行经管,告终多粒度流水限造和资源复用。

  (3)提出加快平台集成手法,策画集成平台的芯片级与板级的动态扩展布局;给出FPGA并行经管职能随估量模子杂乱度、股票音信数目、数据传输速度变动的评测领悟申诉,以及股票来往体例营业类型的硬件加快符合性领悟申诉。

  本项目实践起首区别采用FPGA策画及时金融指数行情的并行经管布局,并通过测试数据和简化估量模子验证体例的可用性,比拟领悟硬件并行的加快比并给出随输入条目变动的职能晋升领悟,然后策画基于FPGA加快平台的体例布局和中心调理计谋。

  本项宗旨紧要标的是消浸“及时金融指数行情”的估量和传输延迟,到达及时的目标数据领悟,所以职能评判是对数据获取时代Tg、数据经管时代Ta、数据发表时代Ts的总时代Tt的评判公式(1)所示:

  此中,基于FPGA的策画计划除采用并行布局消浸Ta,还告终硬件的答应栈解析,从而大大消浸Tg,同时也采用硬核办法消浸Ts的延迟;而FPGA正在内存互换的上风将有用消浸Ts。

  图3-1为体例布局图,紧要由数据摄取模块、股票音信并行经管模块、数据发送模块构成。数据摄取模块紧要掌握答应包的跨层解析以及包过滤。股票音信并行经管模块是全面体例的算法中心,采用高速并行办法领悟股票音信,估量闭联指数,并通过数据发送模块神速发表。正在股票音信并行经管模块中,算法定向单位掌握调理基层的异构逻辑块,异构逻辑块通过同构逻辑晶格结束最本原的数据估量。正在股票音信并行经管模块中,将全体的数据存储于FPGA内部的漫衍式RAM中,打破了IO传输的瓶颈。

  。如图2所示,正在用FPGA告终时,对m个异构算法采用并行告终办法。对待同构算法,正在各异构布局中告终多个同构的估量晶格来升高同构算法的并行经管才干。若用[T

  为了便于用户自界说估量正派和营业扩展,从策画架构上采用读入筑设文献的办法而且供给扩展空间,告终筑设性和扩展性。

  可筑设性:为用户策绘图形化的筑设界面软件,当软件采纳用户估量乞请后会自愿天生相应的筑设文献,来筑设FPGA中的筑设寄存器,告终区别恳求区别需求、区别用处的运算。

  可扩展性:正在体例策画中,预留新合约扩展空间,以哈希表等数据布局存储运算。运算历程中,行情数据包到来时,FPGA会通过哈希函数查找哈希表,确天命据的有用性和估量正派,实行逻辑剖断实行抉择。

  正在数据领悟获取历程中,以太网的答应解析占领了很大的时代比例。即使采用大凡的软件解包手法,时代大凡延迟征求每一搜集层的解包时代和中心数据的传输时代,时代延迟可达毫秒级乃至更高。探求到消浸全面体例的数据传输延迟,进而晋升经管职能,提出以下两种治理计划。西部数码音讯资讯流派香港6合最快开奖

  1)操纵FPGA集成的可筑设IP核。FPGA的IP核基于硬件道理告终,正在数据传输延迟和搜集数据解包才干上都大大优于守旧的软件经管历程,况且极大缩短了拓荒周期,其牢靠性,可筑设性,通用性都相当杰出。适合正在项宗旨中前期行动数据输入的模仿测试。可是具局面向此项目IP核也会有本身的冗余,正在MAC层不行实行自界说的答应解析,总的延迟约莫正在几十微秒至几百微秒。260999神码论坛三肖

  2)针对本利用策画基于跨层解析的以太网数据领悟模子。因为套利估量的数据源的包体例固定,封装简便,况且属于旁道数据,一律能够自行策画针对本利用的专用数据解析性能一面,计划上风和立异点正在于正在MAC层跨层解析数据以及包过滤,数据摄取与解析时代重叠。采用形态机逐层实行包过滤,正在有限呆板周期内便可得到必要估量的数据,时代延迟可限造正在微秒级。

  基于FPGA的硬件以太网答应跨层解析或许消浸守旧软件答应栈的数据包经管固有延迟(能够占领全面延迟的80%以上开销),大大升高数据获取和预经管服从。

  板级数据输出采用PCI-Express接口,PCI-Express接口拥有扩展性强、低本钱、260999神码论坛三肖 低延迟、高速度等明显好处。单根链道速度为2.5Gb/s,为领略决本体例的IO瓶颈,正在体例输出端拟采用8根链道与PC机通讯。那么表面上速率可到达20Gb/s,或许知足体例的速率恳求,同时也能够知足体例升级后的速度恳求。PCI-Express与PC机毗邻办法由图8所示,可见PCI-Express的扩展性极强。

  正在数据传输辘集时,能够筑设PCI-Express为突发传输形式,如此,只需源委肇端的握手后,便可神速的实行数据传输。如图10所示,正在PC机端拟采用乒乓数据缓冲池行动PCI-Express的数据摄取缓冲区,当此中一个缓冲区满时,会发作DMA停滞报告PC机操作体例,PC机即可对数据实行经管。这种乒乓缓冲池能够正在打破PC机经管速率与本体例传输速率区别等的IO瓶颈的同时,省略本体例的IO传输延迟等候。

  基于FPGA的硬件跨层答应解析与包过滤工夫,正在摄取缓冲搜集数据包的同时结束期货套利音信提取,大大消浸软件答应栈数据包解析的固有延迟。

  行情驱动的专用异构与同构估量单位的协同估量模子,饱满隔采音信估量的并行性,并拥有可扩展性和可筑设性。

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