異構片上系統(tǒng)（System-on-Chip,SoC）在同一芯片上集成了多種類型的處理器,在處理能力、尺寸、重量、功耗等各方面有較大優(yōu)勢,因此在很多領域得到了應用。具有動態(tài)部分可重構特性的SoC（Dynamic Partial Reconfigurability SoC,DPR-SoC）是異構SoC的一種重要類型,這種系統(tǒng)兼具了軟件的靈活性和硬件的高效性。此類系統(tǒng)的設計通常涉及到軟硬件協(xié)同問題,其中如何進行應用的軟硬件劃分是保證系統(tǒng)實時性的關鍵技術。DPR-SoC中的軟硬件劃分問題可歸類為組合優(yōu)化問題,問題目標是獲得調度長度最短的調度方案,包括任務映射、排序和定時�；旌险麛�(shù)線性規(guī)劃（Mixed Integer Linear Programming,MILP）是求解組合優(yōu)化問題的一種有效方法;然而,將具體問題建模為MILP模型是求解問題的關鍵一環(huán),不同建模方式對問題求解時間有重要影響。已有針對DPR-SoC軟硬件劃分問題的MILP模型存在大量變量和約束方程,對問題求解時間產(chǎn)生了不利影響;此外,其假設條件過多,使得求解結果與實際應用不符。針對這些問題,提出了一種新穎的MILP模型,其極大地降... 

【文章來源】：計算機科學. 2020,47(04)北大核心

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【部分圖文】：

FPGA異構系統(tǒng)

基于簇的軟硬件劃分流程如圖2所示,FPGA可重構區(qū)域矩形的高可以自由設置。通常,軟硬件劃分的第一步是根據(jù)實際應用對資源的需求來配置可重構區(qū)域候選集,即圖2中的P1,將任務按一定的算法分配到不同的簇內。分簇的方法有文獻[27]提出的ISBA算法和ILP方法等。簇內任務的映射約束有:簇0內的任務只能分配到CPU上或者region0上執(zhí)行;簇1內的任務只能分配到CPU上或者region1上執(zhí)行。

以一個DAG為例,其任務數(shù)|V|=10,通信計算比CCR=0.1,簇數(shù)目m=2,區(qū)域的重構開銷RT=2�？紤]每個運算單元上的負載均衡,盡量保證每個簇內的任務數(shù)近似相等。圖3給出了一個DAG模型示例的分簇結果,節(jié)點以及邊的屬性都在圖中給出:V={n0,n1,…,n9},E={e0,e1,…,e11},PR={PR0,PR1}。圖中標紅的任務被劃分到PR0={n0,n3,n4,n6,n7},剩下的任務被劃分到PR1={n1,n2,n5,n8,n9}。圖4給出了MILP-refined的求解結果,映射結果為P={n0,n1,n7},PR0={n3,n5,n8,n9},PR1={n2,n6,n4}。圓形節(jié)點代表應用的任務節(jié)點ni,其有3個屬性,分別為任務的開始時間sni、執(zhí)行耗時exni和結束時間endni。?r_ni∈PR0,PR1,其中r_ni為重構節(jié)點,具有重構開始時間rr_ni、重構開銷RT、重構結束時間endrr_ni3個屬性。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]RESSP:基于FPGA的可重構SDN交換結構[J]. 何璐蓓,厲俊男,楊翔瑞,孫志剛.  計算機科學. 2018(01)
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[3]基于混合式兩階段的動態(tài)部分重構FPGA軟硬件劃分算法[J]. 馬昱春,張超,Luk Wayne.  清華大學學報(自然科學版). 2016(03)
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[5]遺傳和模擬退火融合的軟硬件劃分[J]. 李蘭英,韓素娟,刁雙君.  計算機工程與應用. 2010(28)



本文編號：3067903