【摘要】：隨著人們對嵌入式電子產(chǎn)品的要求不斷趨于小型化、微型化,設(shè)計人員越來越多地在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中采用可重構(gòu)片上系統(tǒng)(Reconfigurable System-on-Chip, RSoC)技術(shù),面向嵌入式系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)計研究逐漸轉(zhuǎn)向了面向RSoC的軟硬件協(xié)同設(shè)計研究。RSoC上包含有執(zhí)行軟件程序的可編程微處理器核和實現(xiàn)硬件邏輯的可配置可重構(gòu)器件,因此設(shè)計人員需要通過軟硬件協(xié)同設(shè)計來完成應用需求,其中最為重要的是將應用所需完成的功能有效地映射到這兩種類型的運算部件上。因此,研究面向可重構(gòu)片上系統(tǒng)的動態(tài)軟硬件劃分方法對于充分發(fā)揮可重構(gòu)片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,構(gòu)建靈活高效的嵌入式應用系統(tǒng)十分重要。本文將面向可重構(gòu)片上系統(tǒng),基于可重構(gòu)計算技術(shù),研究動態(tài)可重構(gòu)下的預配置策略和動態(tài)軟硬件劃分算法。具體完成的工作及取得的成果如下: 1.提出了一種新的基于動態(tài)部分可重構(gòu)的預配置模型:該模型以抽象函數(shù)庫中的抽象函數(shù)作為研究對象,使用任務(wù)圖(有向無環(huán)圖,DAG)對其進行描述,將任務(wù)圖中結(jié)點的執(zhí)行過程分解為配置和計算兩個階段,利用配置的無相關(guān)性把配置時間隱藏在有效的計算當中。通過計算任務(wù)配置時間,我們提出了基于預配置時間(Pre-configuration Time,PCT)優(yōu)先的預配置策略,并設(shè)計出了有效的預配置調(diào)度流程。實驗表明,使用預配置后的重構(gòu)開銷比沒有使用預配置的重構(gòu)開銷小。 2.提出了一種過程級動態(tài)軟硬件劃分算法:首先,我們提出了一個軟硬件透明編程模型,解決了可重構(gòu)硬件對程序員不透明的問題。接著,我們選擇過程(或函數(shù))作為軟硬件劃分的劃分粒度,以解決實際應用中線程級劃分開銷太大,而指令級劃分又過于復雜的問題。然后在硬件資源約束的條件下,我們設(shè)計出了過程級動態(tài)軟硬件劃分算法。最后考慮到任務(wù)的硬件環(huán)境,我們結(jié)合預配置提出了一個基于預配置的過程級動態(tài)軟硬件劃分算法。實驗表明,所提出算法相對基于模擬退火的軟硬件劃分算法而言在性能上有一定提高。 最后,在Xilinx Virtex-4 FX FPGA上實現(xiàn)了一個過程級軟硬件劃分的簡單原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)建立了一個軟硬件協(xié)同函數(shù)庫,使用了基于預配置的過程級動態(tài)軟硬件劃分算法,并且通過動態(tài)鏈接技術(shù)將劃分鏈接到實際的軟件或硬件實現(xiàn)代碼上。實驗結(jié)果表明,該原型系統(tǒng)在過程級可以實現(xiàn)應用描述到軟硬件實現(xiàn)的自動映射。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TP368.11

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號：2691636