動態(tài)重構系統(tǒng)若干關鍵問題的研究.pdf

1、以通信和多媒體技術為代表的應用需求的迅速發(fā)展，對傳統(tǒng)的微處理器和ASIC的性能提出了更高的要求。VLSI技術的進步促進了以FPGA為代表的可重構硬件的快速發(fā)展，尤其是具有動態(tài)部分重構能力的可重構硬件的出現(xiàn)，使可重構計算成為解決這類問題的重要方法。但是，限于目前可重構硬件的系統(tǒng)結構和重構技術等方面的發(fā)展現(xiàn)狀，可重構計算的實用化還存在諸多挑戰(zhàn)性問題。針對微處理器和可重構硬件構成的動態(tài)重構系統(tǒng)，本文重點研究了系統(tǒng)的重構方式、可重構資源管理、硬

2、件任務的調度與布局以及軟硬件劃分等問題，并給出了相應的解決方案和實驗分析，為進一步研究可重構計算及其實用化打下了良好的基礎。本文的主要研究內容包括： 在分析：FPGA配置結構和動態(tài)模塊對應的部分位流結構的基礎上，實現(xiàn)了一種動態(tài)模塊的重定位方法?；谀K的部分重構是降低系統(tǒng)重構開銷的一種有效方法，但由于部分位流是在FPGA的某位置上預綜合得到的，配置到FPGA上并啟動該電路模塊的執(zhí)行也必須是在相同的位置，因此會導致時間上相互交叉的

3、模塊產生沖突。利用重定位技術可以根據(jù)需要將該模塊轉移到同構資源的空閑位置上，能夠提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率。 提出了一種基于配置頁的可重構資源管理方法，并基于Virtex Ⅱ平臺FPGA實現(xiàn)了相應的原型系統(tǒng)。系統(tǒng)對不同的可重構資源進行分類建模，分析了配置頁尺寸的確定方法，并以配置頁為基本單位進行管理。運行時可以根據(jù)應用需求分配一段由不同數(shù)量的連續(xù)配置頁構成的邏輯區(qū)域，以及回收和合并空閑配置頁等，有效地實現(xiàn)了1D劃分下的可重構資源管理。

4、 提出了可重構硬件的一種2D區(qū)域模型，并給出了該模型下可重構資源管理和硬件任務布局的算法及實驗分析?；谌蝿丈线吔绲淖畲罂臻e矩形保持算法能夠有效地管理可重構硬件上的空閑資源，便于在運行時動態(tài)分配與回收可重構資源以及使用FF和啟發(fā)式BF算法實現(xiàn)硬件任務的在線布局。與1D劃分相比，能夠提高可重構硬件的資源利用率，從而提高系統(tǒng)的性能。 基于可重構硬件的動態(tài)部分重構能力，采用2D區(qū)域模型進行可重構資源的分配與回收，并考慮硬件任務的