本文關(guān)鍵詞：基于異構(gòu)多核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu)SoPC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 遠(yuǎn)程重構(gòu) 異構(gòu)多核 EAPR MVC 遠(yuǎn)程升級(jí)

【摘要】：目前基于FPGA(Field Programmable Gate Array)嵌入式系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于航空、智能家電和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域，尤其在航空領(lǐng)域系統(tǒng)遠(yuǎn)程升級(jí)維護(hù)極其重要。由于嵌入式系統(tǒng)硬件資源有限，需通過靜態(tài)或動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)硬件資源復(fù)用。靜態(tài)重構(gòu)會(huì)終止整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，影響系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。而動(dòng)態(tài)重構(gòu)能在不影響其它功能情況下，實(shí)現(xiàn)新功能配置，對(duì)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展尤為重要。單核處理器往往能較好處理某一任務(wù)，但異構(gòu)多核系統(tǒng)組合具有不同優(yōu)勢(shì)的處理器，可高效完成復(fù)雜計(jì)算任務(wù)。 本文提出并實(shí)現(xiàn)了基于異構(gòu)多核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu)SoPC(System on a Programmable Chip)系統(tǒng)，其硬件子系統(tǒng)采用EAPR(Early Access Partial Reconfiguration)方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循MVC(Model View Controller)框架的業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)顯示分離思想。首先對(duì)硬件子系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，，其中包括有32位符號(hào)整型加法器和乘法器可重構(gòu)IP核及其接口模塊、遠(yuǎn)程重構(gòu)所需的以太網(wǎng)、內(nèi)部配置訪問端口ICAP和CF卡接口控制模塊等的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用所設(shè)計(jì)的這些功能模塊實(shí)現(xiàn)了基于單MicroBlaze軟核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu)SoPC。此后使用MicroBlaze核和PowerPC硬核構(gòu)成異構(gòu)多核架構(gòu)，PowerPC主處理器負(fù)責(zé)硬件資源局部重構(gòu)等工作，MicroBlaze處理器負(fù)責(zé)軟件程序運(yùn)算驗(yàn)證工作。最終融合所設(shè)計(jì)的各個(gè)功能模塊，經(jīng)布局布線配置完成完整的硬件子系統(tǒng)。軟件子系統(tǒng)運(yùn)用YUI等Web前臺(tái)技術(shù)完成了頁面展示和事件響應(yīng)；通過XHR注入技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Web命令異步傳輸；使用C語言實(shí)現(xiàn)了包括動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)、多核交互驗(yàn)證、文檔瀏覽、更新配置文件等功能的后臺(tái)Web服務(wù)。 兩個(gè)SoPC都具有遠(yuǎn)程局部重構(gòu)加法器、乘法器和空操作功能，可進(jìn)行遠(yuǎn)程系統(tǒng)升級(jí)和切換，Web網(wǎng)頁能實(shí)時(shí)顯示操作響應(yīng)時(shí)延和重構(gòu)狀態(tài)信息。系統(tǒng)操作方便易于維護(hù)，尤其設(shè)計(jì)的異構(gòu)雙核架構(gòu)和在線升級(jí)使系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，有效降低了系統(tǒng)重構(gòu)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)證明兩系統(tǒng)在Virtex5ML507FPGA上運(yùn)行穩(wěn)定，且系統(tǒng)在線傳輸速率、遠(yuǎn)程局部重構(gòu)時(shí)延及Web響應(yīng)時(shí)延評(píng)估數(shù)據(jù)表明該方案可應(yīng)用于遠(yuǎn)程重構(gòu)實(shí)際場(chǎng)景。
【關(guān)鍵詞】：遠(yuǎn)程重構(gòu) 異構(gòu)多核 EAPR MVC 遠(yuǎn)程升級(jí)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP368.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 圖表清單9-11
• 縮略詞11-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題的來源及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文的主要工作18
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 的關(guān)鍵技術(shù)及多核處理器研究20-31
• 2.1 可重構(gòu)計(jì)算的技術(shù)基礎(chǔ)20-24
• 2.1.1 可重構(gòu)計(jì)算的基本概念20
• 2.1.2 FPGA 可重構(gòu)技術(shù)20-22
• 2.1.3 可重構(gòu)系統(tǒng)的分類22-24
• 2.2 遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 關(guān)鍵技術(shù)24-28
• 2.2.1 Web 技術(shù)24-25
• 2.2.2 TCP/IP 協(xié)議25-26
• 2.2.3 動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法26-27
• 2.2.4 SoPC 技術(shù)27-28
• 2.3 多核處理器28-30
• 2.3.1 多核處理器的概念28-29
• 2.3.2 多核處理器分類29
• 2.3.3 多核處理器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 基于 MicroBlaze 核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)31-52
• 3.1 基于 MicroBlaze 核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 設(shè)計(jì)31-40
• 3.1.1 SoPC 中硬件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-38
• 3.1.2 SoPC 中軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-40
• 3.2 基于 MicroBlaze 核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 實(shí)現(xiàn)40-49
• 3.2.1 硬件子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)41-42
• 3.2.2 PlanAhead 工程綜合42-44
• 3.2.3 軟件子系統(tǒng)配置44-46
• 3.2.4 軟件子系統(tǒng)核心功能程序?qū)崿F(xiàn)46-49
• 3.3 基于 MicroBlaze 核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 驗(yàn)證與測(cè)試49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 基于異構(gòu)多核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52-78
• 4.1 基于異構(gòu)多核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 設(shè)計(jì)52-60
• 4.1.1 異構(gòu)多核 SoPC 中硬件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)52-55
• 4.1.2 異構(gòu)多核 SoPC 中軟件子系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)55-57
• 4.1.3 遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)及多核在線驗(yàn)證設(shè)計(jì)57-59
• 4.1.4 遠(yuǎn)程文檔瀏覽設(shè)計(jì)59-60
• 4.1.5 遠(yuǎn)程在線配置更新系統(tǒng)設(shè)計(jì)60
• 4.2 基于異構(gòu)多核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 實(shí)現(xiàn)60-77
• 4.2.1 硬件子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)60-63
• 4.2.2 軟件子系統(tǒng)配置及雙核控制下的文件布局63-64
• 4.2.3 多核通信測(cè)試實(shí)現(xiàn)64-67
• 4.2.4 遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)及多核在線驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)67-71
• 4.2.5 遠(yuǎn)程文檔瀏覽實(shí)現(xiàn)71-73
• 4.2.6 遠(yuǎn)程在線配置更新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)73-75
• 4.2.7 系統(tǒng)啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)75-77
• 4.3 本章小結(jié)77-78
• 第五章 遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu) SoPC 性能評(píng)估78-84
• 5.1 系統(tǒng)性能評(píng)估78-83
• 5.1.1 系統(tǒng)硬件平臺(tái)資源利用情況78-80
• 5.1.2 系統(tǒng)傳輸速率和時(shí)延情況80-82
• 5.1.3 性能對(duì)比82-83
• 5.2 本章小結(jié)83-84
• 第六章 總結(jié)與展望84-87
• 6.1 總結(jié)84-85
• 6.2 展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 致謝92-93
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳芳園;張冬松;王志英;;異構(gòu)多核處理器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2011年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 馮曉靜;面向服務(wù)的異構(gòu)多核片上系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

本文編號(hào)：561163