本文關(guān)鍵詞：面向可穿戴應(yīng)用的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)調(diào)度平臺(tái)的研究

  更多相關(guān)文章： 動(dòng)態(tài)可重構(gòu) 軟硬件協(xié)同調(diào)度 FPGA 局部可重構(gòu)

【摘要】：隨著近幾年可穿戴設(shè)備的發(fā)展,可穿戴計(jì)算機(jī)已經(jīng)逐漸廣泛應(yīng)用在軍事、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。但是人們的需求是不斷變更的,這使得可穿戴計(jì)算機(jī)需要有更復(fù)雜更多樣化的應(yīng)用功能,但是具有這樣應(yīng)用功能的計(jì)算機(jī)往往需要更強(qiáng)性能而且具有豐富的傳感設(shè)備與掛件,這使得計(jì)算機(jī)的板載面積變大、能耗變高,和可穿戴計(jì)算機(jī)的體積小、能耗低、質(zhì)量輕的特點(diǎn)相背離。為解決這一難題,可將動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)運(yùn)用在可穿戴計(jì)算機(jī)上,但目前動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)存在IP的配置耗時(shí)太大,導(dǎo)致功能切換時(shí)隙過大的問題,并且目前并沒有針對(duì)可穿戴計(jì)算的應(yīng)用特點(diǎn),對(duì)可重構(gòu)軟硬件任務(wù)協(xié)同調(diào)度的調(diào)度策略展開的專門研究。本文在異構(gòu)多處理器平臺(tái)之上,實(shí)現(xiàn)一動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的調(diào)度平臺(tái),對(duì)可重構(gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理,通過Linux操作系統(tǒng)控制軟件任務(wù)和硬件任務(wù)的靈活切換調(diào)度,結(jié)合軟硬件任務(wù)各自的優(yōu)勢(shì),均衡系統(tǒng)整體運(yùn)算資源,提升系統(tǒng)整體的性能。本文主要做了以下幾方面的工作:(1)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)調(diào)度平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn):分析可穿戴計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用特點(diǎn),對(duì)調(diào)度平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),確定重構(gòu)任務(wù)調(diào)度處理模型、多進(jìn)程下重構(gòu)任務(wù)管理方法、多IP核擴(kuò)展方法以及重構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控方法等。(2)FPGA配置方式的研究:研究FPGA配置方式,給出一種由CPLD充當(dāng)配置控制器來加速FPGA配置過程的方案,并且研究全局可重構(gòu)和局部可重構(gòu)的過程,提出通過局部可重構(gòu)降低配置文件大小,進(jìn)而減少配置時(shí)間的方法。(3)軟硬件協(xié)同調(diào)度的研究與實(shí)現(xiàn):根據(jù)可穿戴計(jì)算的具體應(yīng)用場(chǎng)景,給出負(fù)載均衡、效率優(yōu)先、能耗最低和用戶選擇四種調(diào)度策略,并對(duì)四種調(diào)度策略進(jìn)行研究與分析,給出了具體的實(shí)現(xiàn)方法。最后,經(jīng)過實(shí)際測(cè)試表明,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)調(diào)度平臺(tái)可以完成基本的重構(gòu)任務(wù)調(diào)度以及IP核管理等基本功能,并在這之上進(jìn)行了FPGA配置實(shí)驗(yàn)和軟硬件協(xié)同調(diào)度的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明給出的FPGA配置方案可以大幅縮短配置時(shí)間,并且軟硬件協(xié)同調(diào)度的調(diào)度策略符合可穿戴計(jì)算機(jī)的應(yīng)用要求。本論文的工作表明動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)結(jié)合恰當(dāng)?shù)恼{(diào)度平臺(tái),可以解決可穿戴計(jì)算目前遇到的瓶頸。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)態(tài)可重構(gòu) 軟硬件協(xié)同調(diào)度 FPGA 局部可重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP368.33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀分析13-14
• 1.3 論文主要工作14-15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 動(dòng)態(tài)可重構(gòu)調(diào)度平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)17-29
• 2.1 概述17-20
• 2.1.1 調(diào)度平臺(tái)硬件運(yùn)行環(huán)境17-18
• 2.1.2 調(diào)度平臺(tái)軟件運(yùn)行環(huán)境18-20
• 2.2 可重構(gòu)調(diào)度平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)20-24
• 2.2.1 重構(gòu)調(diào)度處理模型的設(shè)計(jì)20-21
• 2.2.2 多進(jìn)程下重構(gòu)任務(wù)的管理的設(shè)計(jì)21-23
• 2.2.3 多IP核擴(kuò)展的設(shè)計(jì)23
• 2.2.4 重構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控管理的設(shè)計(jì)23-24
• 2.3 可重構(gòu)調(diào)度平臺(tái)整體架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)24-28
• 2.3.1 重構(gòu)調(diào)度處理模型的實(shí)現(xiàn)24-25
• 2.3.2 多進(jìn)程下重構(gòu)任務(wù)的管理的實(shí)現(xiàn)25-26
• 2.3.3 多IP核擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)26-27
• 2.3.4 重構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控管理的實(shí)現(xiàn)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 FPGA配置方式的研究和實(shí)現(xiàn)29-43
• 3.1 概述29
• 3.2 動(dòng)態(tài)可重構(gòu)配置方法的研究29-34
• 3.2.1 FPGA的配置方式29-30
• 3.2.2 FPGA配置幀格式30-31
• 3.2.3 CPLD模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)31-33
• 3.2.4 調(diào)度平臺(tái)中FPGA配置函數(shù)的實(shí)現(xiàn)33-34
• 3.3 動(dòng)態(tài)全局可重構(gòu)的研究和實(shí)現(xiàn)34-38
• 3.3.1 FPGA內(nèi)部基本邏輯結(jié)構(gòu)34-35
• 3.3.2 動(dòng)態(tài)全局可重構(gòu)實(shí)現(xiàn)流程35-36
• 3.3.3 IO接口資源全局可重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)36-38
• 3.4 動(dòng)態(tài)局部可重構(gòu)的研究和實(shí)現(xiàn)38-42
• 3.4.1 動(dòng)態(tài)局部可重構(gòu)實(shí)現(xiàn)流程38-40
• 3.4.2 IO接口資源局部可重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 軟硬件協(xié)同調(diào)度的研究與實(shí)現(xiàn)43-51
• 4.1 概述43
• 4.2 調(diào)度策略的分析與研究43-50
• 4.2.1 負(fù)載均衡43-45
• 4.2.2 效率優(yōu)先45
• 4.2.3 能耗最低45-46
• 4.2.4 用戶選擇46-47
• 4.2.5 負(fù)載均衡47
• 4.2.6 效率優(yōu)先47-48
• 4.2.7 能耗最低48-49
• 4.2.8 用戶選擇49-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第5章 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析51-61
• 5.1 概述51
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本參數(shù)及實(shí)物圖51-53
• 5.3 FPGA配置實(shí)驗(yàn)53-55
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>53
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)方案53-54
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析54-55
• 5.4 軟硬任務(wù)調(diào)度策略對(duì)比試驗(yàn)55-60
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>55-56
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)方案56-57
• 5.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68

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3 王，

本文編號(hào)：565020