面向動態(tài)可重構片上系統(tǒng)的過程級設計方法研究.pdf

1、可重構片上系統(tǒng)結合了通用處理器和ASIC（Application Specific Intergrated Circuits）兩者的優(yōu)點，既能夠提供硬件的高效率又具有軟件的可編程性，近年來已成為研究的熱點。由于具有高性能、高可靠性和設計靈活等特點，此類系統(tǒng)在數(shù)據(jù)加解密、航空航天、計算機輔助設計等領域有著廣泛的應用前景。 但是目前可重構片上系統(tǒng)在實際的應用過程中仍然存在不少的困難。首先，現(xiàn)有的可重構片上系統(tǒng)的編程模型仍然比較復雜，

2、系統(tǒng)開發(fā)過程過于依賴設計人員的開發(fā)經(jīng)驗和專業(yè)素質，進行系統(tǒng)開發(fā)的門檻較高，阻礙了此類系統(tǒng)更為廣泛的應用；其次，應用開發(fā)人員需要了解體系結構和可重構器件實現(xiàn)的底層物理細節(jié)。而且由于應用領域不同，開發(fā)人員還需要針對特定領域需求，設計出相應的可重構系統(tǒng)硬件模塊；最后，面向可重構片上系統(tǒng)的設計自動化是一種被普遍認可但尚未妥善解決的難題。針對可重構系統(tǒng)的特點，我們需要研究開發(fā)支持自動任務劃分、算法映射和設計優(yōu)化的工具。 本文集中對面向可重

3、構片上系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設計的硬件透明編程模型及其相關的系統(tǒng)功能表示、硬件方法封裝、軟硬件方法動態(tài)鏈接等問題進行探索和研究，主要工作如下： 1．提出了一種以Java為描述語言的方法（過程）級硬件透明編程模型。該編程模型基于軟硬件協(xié)同方法庫，并且支持動態(tài)軟硬件劃分。在該編程模型框架下，程序設計者調用軟件方法進行應用開發(fā)而無需理會底層的物理細節(jié)，開發(fā)效率得到了提高。 2．提出了一種硬件方法封裝方式并給出了詳細流程。硬件方法封裝有

4、效地屏蔽了硬件加速器邏輯功能的實現(xiàn)細節(jié)以及通信與同步的相關細節(jié)。同時該封裝方式可以幫助我們預先設計好面向領域的軟硬件方法庫，從而減輕開發(fā)人員的工作。 3．設計并實現(xiàn)了一個運行時可重構Java虛擬機。該虛擬機根據(jù)軟硬件劃分結果動態(tài)加載并鏈接相應的硬件方法，從而達到簡化編譯器和綜合工具、提高自動化程度的目的。 實驗結果表明上述編程模型能夠支持硬件透明編程，同時系統(tǒng)性能得到了改善。在本實驗中取得的階段性成果為后續(xù)研究奠定了一定