【摘要】：從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始,VLSI技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件(如FPGA)的快速發(fā)展。目前,將傳統(tǒng)微處理器與可編程器件集成在一起的混合式可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)正在成為主流計(jì)算系統(tǒng),可重構(gòu)計(jì)算也已經(jīng)成為國(guó)際學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一,甚至被看作是歷史上第三種求算方式。 但是,以前關(guān)于混合式可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的研究并未涉及到整合多段可重構(gòu)流水陣列的情況,對(duì)可重構(gòu)流水陣列的實(shí)現(xiàn)方法也沒(méi)有做過(guò)系統(tǒng)的論述。本文提出一種集成有多段流水陣列的混合式可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)——MPRS(Multi-Pipeline Reconfigurable System),對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、可重構(gòu)計(jì)算的執(zhí)行方式以及可重構(gòu)陣列的系統(tǒng)化實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了全面論述。 首先,文中提出MPRS的結(jié)構(gòu)模型和執(zhí)行模型,在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)完整的混合式可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅包括在系統(tǒng)行為層次上描述的MPRS模擬器,還包括編程環(huán)境和驗(yàn)證環(huán)境,為整個(gè)論文的工作提供了研究平臺(tái)。文中還研究了宿主機(jī)、可重構(gòu)協(xié)處理器、存儲(chǔ)器之間的有效整合問(wèn)題,分層次地設(shè)計(jì)了MPRS可重構(gòu)協(xié)處理器的結(jié)構(gòu)和互連網(wǎng)絡(luò),定義了可重構(gòu)單元的配置字格式。MPRS支持虛擬陣列的實(shí)現(xiàn),為此文中提出一種基于“配置片”的虛擬陣列分析和設(shè)計(jì)方法,它是設(shè)計(jì)MPRS協(xié)處理器結(jié)構(gòu)時(shí)的重要參考,也是確定應(yīng)用程序中輸入、出數(shù)據(jù)的組織與時(shí)序的直接依據(jù)。 其次,文中初步研究了混合式可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,提出了面向MPRS的協(xié)同編譯流程,重點(diǎn)討論了可重構(gòu)流水陣列的系統(tǒng)化實(shí)現(xiàn)方法。文中提出基于DGRV的映射方法,分析為實(shí)現(xiàn)MPRS陣列的自動(dòng)化映射而必須考慮的基本問(wèn)題——目標(biāo)函數(shù)和約束條件,為最終實(shí)現(xiàn)算法到陣列的自動(dòng)映射奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)一步地,文中還針對(duì)幾個(gè)典型應(yīng)用問(wèn)題開(kāi)發(fā)了MPRS的可重構(gòu)并行算法、作了編程實(shí)現(xiàn),并將其與類MIPS微處理器作了性能對(duì)比,這同時(shí)也為MPRS建立起了基本的編程框架。 最后,文中還指出MPRS有待完善的方面,為進(jìn)一步的研究提供了方向。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TP302
【圖文】：

!)VVV)))))))))VVV日日日日日日日日?qǐng)D2一7xilinx62oo的xJj能單元!30】Xihnx6200系列FPGA的邏輯塊屬于典型的細(xì)顆粒度(圖2一7)!30]，其每個(gè)計(jì)算單元可以實(shí)現(xiàn)任何兩輸入函數(shù)以及部分三輸入函數(shù)。Morphosys系統(tǒng)!341的可重構(gòu)單元?jiǎng)t是典型的粗顆粒度(圖2一8)，其每個(gè)可重構(gòu)單元包括一個(gè)ALU一乘法器，一個(gè)移位單元，兩個(gè)輸入多路選擇器以及由四個(gè)寄存器組成的寄存器堆，基本數(shù)據(jù)寬度和系統(tǒng)

第四章設(shè)計(jì)‘}，的若l飛問(wèn)題根據(jù)“配置片”法的分析，我們知道要實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬陣列的支持就必須在MPRS中�！浮吃O(shè)計(jì)一些專用部件，這些部件在圖4一9中用藍(lán)色的圖框和線條表示。圖中的狀態(tài)FIFO用來(lái)暫存中間結(jié)果數(shù)據(jù)，至于在什么時(shí)刻進(jìn)行暫存和恢復(fù)操作需要由專門設(shè)計(jì)的虛擬陣列控制器(stoer/erstoerconrtolel)r在控制單元的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下實(shí)施具體控制。需要注意的是，MPRS中沒(méi)有為暫存配置字而設(shè)計(jì)另外的存儲(chǔ)部件，而是利用了原有的配置數(shù)據(jù)緩沖器。這樣做的前提是可重構(gòu)陣列要以純粹的流水方式運(yùn)行，從而可以通過(guò)配置片法分析出其確切的暫存、恢復(fù)時(shí)刻，同時(shí)還要假定虛擬陣列的長(zhǎng)度不超過(guò)配置數(shù)據(jù)FIFO的深度。當(dāng)前的MPRS模擬器可以滿足這兩個(gè)條件。圖4一9支持虛擬陣列的MPRS協(xié)處理器結(jié)構(gòu)采用虛擬陣列技術(shù)時(shí)，完成某個(gè)計(jì)算所需要的時(shí)間由陣列計(jì)算時(shí)間以及相應(yīng)的訪存時(shí)間決定。訪存時(shí)間的具體分析可見(jiàn)4.1.5節(jié);陣列計(jì)算時(shí)間由計(jì)算白身的要求決定，并通過(guò)對(duì)相應(yīng)專用寄存器的編程來(lái)獲得

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陳振宇;王立志;楊勇;;一種可重構(gòu)流水線ADC的設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2012年12期

2 王志遠(yuǎn);王建華;徐e

本文編號(hào)：2741850