支持軟-硬件任務協(xié)調(diào)處理的局部可重構SoC系統(tǒng)研究及實現(xiàn).pdf

1、可重構計算(Reconfiguration Computing)作為一種新型的體系結(jié)構和時空域信息處理模型,既具有接近于專用集成電路的高性能,又具有通用處理器的高靈活性,填補了傳統(tǒng)軟/硬件之間的鴻溝,在嵌入式及高性能計算領域具有廣闊的應用前景,為現(xiàn)代計算方法及體系結(jié)構提供了新的選擇。動態(tài)局部可重構技術,通過動態(tài)重構FPGA芯片中的局部邏輯資源,從而實時改變系統(tǒng)的部分功能,實現(xiàn)了硬件資源的時分復用,構造新的計算平臺,這種技術是數(shù)字系統(tǒng)設計

2、方法和設計思想的變革。特別是支持RTOS軟/硬件任務協(xié)調(diào)調(diào)度的系統(tǒng)級局部可重構系統(tǒng)已成為當前計算機嵌入式系統(tǒng)研究中的新熱點。
　　 我國目前基于FPGA可重構技術方面開展的研究相對很少,大部分處于學術研究和執(zhí)行驗證階段,許多關鍵問題面臨著突破,如資源利用率、配置時隙、軟/硬件任務協(xié)調(diào)調(diào)度和管理等。本文正是針對可重構SoC系統(tǒng)所面臨的相關問題進行了研究和分析。本文主要工作如下:
　　 (1)介紹了可重構技術的研究背景、意義

3、以及研究進展等相關基礎知識。同時對動態(tài)可重構原理、設計流程和基于一維和二維局部可重構模型進行了深入探討。通過設計方法對比,選擇了最新的基于早期獲取的動態(tài)局部可重構設計方法EAPR。
　　 (2)利用基于支持動態(tài)局部可重構的Virtex系列FPGA作為目標開發(fā)平臺,設計和實現(xiàn)了一種全新架構的動態(tài)局部可重構系統(tǒng)DPR—SoC并編寫了相關的外設驅(qū)動。該SoC系統(tǒng)采用FPGA內(nèi)嵌的PowerPC處理器控制局部模塊的動態(tài)重配置,采用具有數(shù)

4、據(jù)并行傳輸方式內(nèi)部配置訪問接口ICAP來進行數(shù)據(jù)配置,相比其他的配置方式,該方式下的重構速度要更快。
　　 (3)本文針對可重構系統(tǒng)軟/硬件任務協(xié)調(diào)處理研究,在所設計的DPR-SoC系統(tǒng)上成功移植了實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ；同時詳細闡述了實時系統(tǒng)下的軟/硬件協(xié)調(diào)處理及調(diào)度原理,定義了硬件任務的概念,提出了一種軟/硬件協(xié)調(diào)調(diào)度處理的能耗近似最優(yōu)方法,增強了系統(tǒng)的靈活性和減少了處理復雜應用的時間及能耗。
　　 (4)最后對