異構(gòu)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(shì),因此在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。具有動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)特性的SoC（Dynamic Partial Reconfigurability SoC,DPR-SoC）是異構(gòu)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(shè)計(jì)通常涉及到軟硬件協(xié)同問題,其中如何進(jìn)行應(yīng)用的軟硬件劃分是保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的關(guān)鍵技術(shù)。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(biāo)是獲得調(diào)度長(zhǎng)度最短的調(diào)度方案,包括任務(wù)映射、排序和定時(shí)�；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(guān)鍵一環(huán),不同建模方式對(duì)問題求解時(shí)間有重要影響。已有針對(duì)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(duì)問題求解時(shí)間產(chǎn)生了不利影響;此外,其假設(shè)條件過多,使得求解結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用不符。針對(duì)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(jì)算機(jī)科學(xué). 2020,47(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

FPGA異構(gòu)系統(tǒng)

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

以一個(gè)DAG為例,其任務(wù)數(shù)|V|=10,通信計(jì)算比CCR=0.1,簇?cái)?shù)目m=2,區(qū)域的重構(gòu)開銷RT=2�？紤]每個(gè)運(yùn)算單元上的負(fù)載均衡,盡量保證每個(gè)簇內(nèi)的任務(wù)數(shù)近似相等。圖3給出了一個(gè)DAG模型示例的分簇結(jié)果,節(jié)點(diǎn)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(biāo)紅的任務(wù)被劃分到PR0={n0,n3,n4,n6,n7},剩下的任務(wù)被劃分到PR1={n1,n2,n5,n8,n9}。圖4給出了MILP-refined的求解結(jié)果,映射結(jié)果為P={n0,n1,n7},PR0={n3,n5,n8,n9},PR1={n2,n6,n4}。圓形節(jié)點(diǎn)代表應(yīng)用的任務(wù)節(jié)點(diǎn)ni,其有3個(gè)屬性,分別為任務(wù)的開始時(shí)間sni、執(zhí)行耗時(shí)exni和結(jié)束時(shí)間endni。?r_ni∈PR0,PR1,其中r_ni為重構(gòu)節(jié)點(diǎn),具有重構(gòu)開始時(shí)間rr_ni、重構(gòu)開銷RT、重構(gòu)結(jié)束時(shí)間endrr_ni3個(gè)屬性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]RESSP:基于FPGA的可重構(gòu)SDN交換結(jié)構(gòu)[J]. 何璐蓓,厲俊男,楊翔瑞,孫志剛.  計(jì)算機(jī)科學(xué). 2018(01)
[2]調(diào)度感知同步數(shù)據(jù)流建模[J]. 唐麒,吳尚峰,施峻武,魏急波.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]基于混合式兩階段的動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)FPGA軟硬件劃分算法[J]. 馬昱春,張超,Luk Wayne.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(03)
[4]FPGA上SHA-1算法的流水線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)[J]. 李磊,韓文報(bào).  計(jì)算機(jī)科學(xué). 2011(07)
[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(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2010(28)



本文編號(hào)：3067903