可重構計算混合系統(tǒng)中硬件部分的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著基于可重構計算技術的FPGA器件等的快速發(fā)展和應用，可重構計算系統(tǒng)已成為研究領域和工業(yè)界關注的熱點。在計算密集型的高性能計算應用領域，業(yè)界已經(jīng)充分認識到可重構計算的具有巨大潛力。可重構器件集高效的計算性能，易于修改和可以反復使用等優(yōu)良的特性于一身，不僅對當前的高性能計算領域有重大的影響，也迫切需要操作系統(tǒng)能夠支持動態(tài)可重構資源的實時混合調度，以更好地發(fā)揮其優(yōu)勢。
　　然而，在動態(tài)可重構系統(tǒng)中，運行在嵌入式處理器上的軟件任務和運

2、行在FPGA上的硬件任務作為兩個獨立的部分，缺乏統(tǒng)一的管理機制，此外，傳統(tǒng)的軟硬件對其支持的局限性也極大地限制了這種技術的普及應用。因此能夠對上層用戶提供統(tǒng)一的軟硬件編程接口就成為了迫切需要解決的問題。針對這個問題，本論文設計了一個硬件任務的通用模型，該模型對上層軟件提供統(tǒng)一的接口，便于上層軟件對其進行進一步封裝，從而給上層的用戶在系統(tǒng)開發(fā)時提供了極大的便利。
　　負責重配置硬件任務比特流的下載器是支持可重構計算的混合系統(tǒng)中的另一

3、個重要的組成部分。傳統(tǒng)下載器使用軟件控制整個下載過程，并且CPU必須全程參與數(shù)據(jù)的搬運過程，效率非常低下，從而影響了整個系統(tǒng)的效率。本系統(tǒng)針對傳統(tǒng)下載器存在的問題，對傳統(tǒng)下載器進行了改進。將傳統(tǒng)下載器中耗時的數(shù)據(jù)搬運部分改由硬件DMA實現(xiàn)，從而減輕整個系統(tǒng)中CPU的負擔，使得CPU可以將更多的時間用于軟件任務的處理當中，提高了系統(tǒng)整體的效率。
　　本論文使用硬件任務的通用模型將AES加密算法進行了封裝，以驗證硬件任務模型的可行性，