面向主動存儲服務(wù)處理的可重構(gòu)計算技術(shù)研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文面向主動存儲服務(wù)處理的可重構(gòu)計算技術(shù)研究姓名：張宇申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教師：馮丹201001華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文II更加節(jié)省硬件資源?？芍貥?gòu)硬件具有較好的靈活性，但重構(gòu)過程往往需要一定的時間（重構(gòu)延時在10毫秒量級），在小文件的處理中頻繁的功能重構(gòu)會嚴(yán)重降低系統(tǒng)性能。研究表明，重構(gòu)延時主要源于配置數(shù)據(jù)通過片上總線從內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)脚渲每刂破鞯沫h(huán)節(jié)，提出一種配置控制器一級

2、的配置數(shù)據(jù)Cache方案。配置數(shù)據(jù)Cache采用全相聯(lián)方式進(jìn)行組織，Cache命中時配置速度較改進(jìn)前可提升10倍。提出一種配置數(shù)據(jù)Cache置換策略，算法結(jié)合了模塊的歷史使用頻度以及模塊的面積。當(dāng)SoC芯片中同時集成多個動態(tài)處理模塊時，可以通過配置調(diào)度進(jìn)一步減小重構(gòu)延時。針對主動存儲服務(wù)任務(wù)的特點設(shè)計了任務(wù)調(diào)度與配置調(diào)度方案。任務(wù)調(diào)度算法在優(yōu)先保障多任務(wù)并行處理性能的前提下，按先來先服務(wù)的原則盡可能的提高單個任務(wù)的處理速度。配置調(diào)度包含

3、了混合的配置預(yù)取以及配置Caching算法。仿真實驗結(jié)果表明，配置控制器的配置數(shù)據(jù)Cache以及配置調(diào)度算法均可有效減小重構(gòu)延時，提升系統(tǒng)性能。利用以上關(guān)鍵技術(shù)，在XilinxML509開發(fā)板（配有V5LX110TFPGA）上實現(xiàn)了一個主動存儲控制器的原型系統(tǒng)設(shè)計。片上系統(tǒng)控制器中集成了4個可重構(gòu)的加速器進(jìn)行主動存儲服務(wù)處理。控制器采用RAMDisk模擬硬盤，使用iSCSI協(xié)議進(jìn)行通信。為了支持主動存儲功能擴(kuò)展，針對T10OSDSCSI