隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,基于FPGA的動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)逐漸成為國際上嵌入式計(jì)算領(lǐng)域中的一個新熱點(diǎn)。由FPGA和CPU構(gòu)成的動態(tài)可重構(gòu)混合系統(tǒng)由于具有計(jì)算性能高、靈活性強(qiáng)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),為復(fù)雜的嵌入式應(yīng)用提供了新的解決方案,特別是在目前“數(shù)字匯聚”的趨勢下,可重構(gòu)混合系統(tǒng)更能夠發(fā)揮其計(jì)算優(yōu)勢。 在傳統(tǒng)操作系統(tǒng)概念中,CPU以外的計(jì)算資源都是被作為系統(tǒng)外圍I/O設(shè)備來進(jìn)行統(tǒng)一管理的。然而,伴隨著FPGA硬件技術(shù)的飛速發(fā)展和支持局部動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)硬件的出現(xiàn),可重配置計(jì)算器件已經(jīng)逐漸成為系統(tǒng)中與CPU并列的計(jì)算資源。此時,操作系統(tǒng)傳統(tǒng)的資源管理方式已經(jīng)成為了FPGA應(yīng)用性能提升的瓶頸,制約著CPU/FPGA混合系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。為此,國內(nèi)外相關(guān)研究人員根據(jù)可重構(gòu)硬件的特點(diǎn)提出了以任務(wù)模型管理可重配置計(jì)算資源的方法,以努力克服傳統(tǒng)計(jì)算資源管理方法帶來的應(yīng)用局限。 本文分別從硬件任務(wù)在系統(tǒng)中的抽象以及硬件任務(wù)的通信機(jī)制兩個方面對混合系統(tǒng)中硬件資源的進(jìn)程化模型進(jìn)行了深入的研究,比較了不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢與不足,提出了符合系統(tǒng)模型的進(jìn)程化實(shí)現(xiàn)方法。在硬件任務(wù)抽象方面,分別從硬件任務(wù)的軟件部分與硬件部分兩個方面完成了任務(wù)抽象的語義功能,實(shí)現(xiàn)了軟硬件任務(wù)的統(tǒng)一調(diào)度與管理；在通信機(jī)制層面,根據(jù)硬件任務(wù)模型,為硬件任務(wù)設(shè)計(jì)出了統(tǒng)一的軟硬件通信機(jī)制。最后,通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性與正確性。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：TP368.1;TN791
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 問題的提出及定義
    1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究
    1.4 論文主要工作
    1.5 論文組織結(jié)構(gòu)
第二章 相關(guān)技術(shù)
    2.1 可重配置的相關(guān)技術(shù)
    2.2 CPU/FGPA混合平臺系統(tǒng)的基本原理
    2.3 硬件任務(wù)模型概述
    2.4 Linux操作系統(tǒng)及內(nèi)核簡介
    2.5 本章小結(jié)
第三章 硬件任務(wù)抽象
    3.1 系統(tǒng)模型
        3.1.1 計(jì)算模型的選擇
        3.1.2 可重配置資源的管理
        3.1.3 硬件任務(wù)模型
    3.2 硬件任務(wù)在系統(tǒng)中的抽象
        3.2.1 硬件任務(wù)的軟件部分
        3.2.2 硬件任務(wù)的生命周期
        3.2.3 系統(tǒng)輔助軟件部分
    3.3 硬件接口層
        3.3.1 統(tǒng)一的硬件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
        3.3.2 統(tǒng)一的硬件接口函數(shù)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 硬件任務(wù)通信機(jī)制
    4.1 傳統(tǒng)的可重構(gòu)通信機(jī)制
    4.2 軟件任務(wù)間通信
    4.3 軟件任務(wù)與硬件任務(wù)間通信
        4.3.1 硬件任務(wù)通信模型
        4.3.2 中斷處理及中斷下半部機(jī)制
        4.3.3 通信機(jī)制的實(shí)現(xiàn)
    4.4 硬件任務(wù)間通信
    4.5 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)測試及結(jié)果分析
    5.1 硬件任務(wù)抽象實(shí)驗(yàn)結(jié)果演示
    5.2 軟硬件任務(wù)通信實(shí)驗(yàn)結(jié)果演示
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 未來的研究
參考文獻(xiàn)
致謝
研究生階段的科研情況

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本文編號：2832853