片內(nèi)云架構(gòu)及應(yīng)用實(shí)例研究.pdf

1、面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)SOA是影響中國(guó)IT系統(tǒng)構(gòu)建的主流思想之一，也是云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)以及軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要支持技術(shù)之一。將SOA的三層模型:需求層、服務(wù)層、應(yīng)用層，通過(guò)片內(nèi)只寫(xiě)總線(xiàn)映射到FPGA芯片上，搭建片內(nèi)云框架，通過(guò)流程引擎和運(yùn)算資源去組織實(shí)現(xiàn)功能集成電路，使其語(yǔ)義流程與語(yǔ)法元素均可重構(gòu)，從而建立片內(nèi)云應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)。
　　本文以遺傳算法為應(yīng)用實(shí)例，提出了3種片內(nèi)云架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案:①單通道SCA片內(nèi)云:將遺傳算法的適應(yīng)度值計(jì)算、選擇

2、、交叉、變異等遺傳運(yùn)算封裝為原子構(gòu)件AC;定序器內(nèi)部署兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別存放父代、子代個(gè)體，從父代存儲(chǔ)器隨機(jī)選取個(gè)體，并封裝為消息發(fā)送給AC; AC接收到消息，進(jìn)行遺傳運(yùn)算處理，得到子代個(gè)體，將其封裝為消息，在返回給定序器;兩個(gè)AC與定序器通過(guò)統(tǒng)一節(jié)點(diǎn)接口掛接在具有1個(gè)獨(dú)占主節(jié)點(diǎn)的片內(nèi)只寫(xiě)總線(xiàn)上，完成系統(tǒng)搭建。經(jīng)仿真驗(yàn)證，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間遠(yuǎn)大于AC運(yùn)算時(shí)間，導(dǎo)致AC處理兩個(gè)任務(wù)之間空閑周期過(guò)多，還可容納更多運(yùn)算資源。②多通道MCA片內(nèi)云

3、:將①中片內(nèi)只寫(xiě)總線(xiàn)的獨(dú)占主節(jié)點(diǎn)BoW重復(fù)部署4次，每個(gè)主節(jié)點(diǎn)BoW部署兩個(gè)AC，定序器同時(shí)向4個(gè)主節(jié)點(diǎn)BoW發(fā)送消息，4個(gè)主節(jié)點(diǎn)BoW部署的AC同時(shí)接收到消息，并行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)高度并行的遺傳算法。經(jīng)仿真驗(yàn)證，MCA片內(nèi)云方案可確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷的并行處理，但重復(fù)部署主節(jié)點(diǎn)BoW，導(dǎo)致系統(tǒng)通訊量過(guò)大，定序器負(fù)載過(guò)重。③有記憶MA片內(nèi)云:為減少系統(tǒng)通訊量與定序器負(fù)載，將父代子代存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)控制操作和隨機(jī)選取個(gè)體操作均加載到AC中，加大AC的

4、運(yùn)算時(shí)間，減少總線(xiàn)通信量。定序器負(fù)責(zé)將AC返回的子代個(gè)體重新封裝為共享消息，再發(fā)送給AC。AC將共享消息中的子代個(gè)體保留到子代存儲(chǔ)器內(nèi)，待相關(guān)遺傳運(yùn)算使用。MA片內(nèi)云中部署4個(gè)AC，每個(gè)AC均有保留子代個(gè)體的記憶結(jié)構(gòu)且并行處理?；贛A片內(nèi)云設(shè)計(jì)MA-EBoW片內(nèi)云，經(jīng)仿真驗(yàn)證，MA-EBoW片內(nèi)云遺傳進(jìn)化一代所用時(shí)鐘數(shù)最少，運(yùn)行時(shí)間最短，遺傳速率最高，資源占用較少。
　　在Xilinx XV5VLX110T-1FF1136 FP