基于FPGA架構(gòu)的定制指令面積代價(jià)的研究.pdf

1、隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，高性能和可編程性成為片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)最為重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，可重構(gòu)處理器能夠在不需要更改系統(tǒng)整體架構(gòu)的情況下，針對(duì)特定的應(yīng)用設(shè)計(jì)專用指令以提高系統(tǒng)的性能，縮短設(shè)計(jì)周期和減少設(shè)計(jì)代價(jià)。根據(jù)特定的目標(biāo)應(yīng)用和特殊的物理器件設(shè)計(jì)專用指令的過程被稱為定制指令，很多研究都涉及到了定制指令自動(dòng)化的過程，但主要集中于選擇算法的研究上。本文從定制指令中面積估計(jì)和優(yōu)化的角度出發(fā)，對(duì)定制指令的自動(dòng)化進(jìn)行了以下研究:
　　首先，使用基于基本

2、單元的面積估計(jì)方法來準(zhǔn)確估計(jì)定制指令集的面積代價(jià)。根據(jù)島式FPGA結(jié)構(gòu)的特性，以基本單元(Basic Cell，BC)作為中間表示的最小單位來劃分一條定制指令，該過程首先枚舉定制指令的所有潛在的基本單元實(shí)例，然后對(duì)每一個(gè)基本單元實(shí)例進(jìn)行合法性檢查，再選擇最小數(shù)量的基本單元集覆蓋原有的定制指令的中間表示，最后使用基于基本單元的模型來估計(jì)定制指令的面積代價(jià)。每一個(gè)合法的基本單元都僅需要單個(gè)FPGA的邏輯單元就可以實(shí)現(xiàn)，因此可以通過統(tǒng)計(jì)基本單

3、元數(shù)來間接估計(jì)一條定制指令的數(shù)據(jù)通路需要使用多少個(gè)FPGA邏輯單元。
　　其次，在基本單元?jiǎng)澐值幕A(chǔ)上使用指令融合的方法優(yōu)化定制指令集的面積。將定制指令劃分為一個(gè)最小數(shù)量的基本單元集后，首先對(duì)集合中的基本單元進(jìn)行進(jìn)一步劃分，把每一個(gè)基本單元?jiǎng)澐譃檫壿嫴糠趾退阈g(shù)部分，然后根據(jù)是否需要使用新的多路復(fù)用器分情況融合兩個(gè)來自不同指令的基本單元。融合后的基本單元可以分時(shí)完成原來基本單元的功能，但僅需要使用一個(gè)FPGA邏輯單元。指令融合的方法