可重構(gòu)計(jì)算體系結(jié)構(gòu)及應(yīng)用研究.pdf

1、可重構(gòu)計(jì)算可以針對(duì)具體問題，更改自身的硬件配置結(jié)構(gòu)，使其能夠保持軟件計(jì)算的靈活性特點(diǎn)，又能擁有硬件計(jì)算的高性能特點(diǎn)，所以其受到研究人員的廣泛重視，成為高性能計(jì)算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。整個(gè)可重構(gòu)計(jì)算的研究內(nèi)容可以分為兩個(gè)層次，即可重構(gòu)計(jì)算應(yīng)用的研究及可重構(gòu)計(jì)算硬件平臺(tái)的研究。
　　 應(yīng)用研究層次，可以把研究問題歸類為特定應(yīng)用、通用應(yīng)用兩類。特定應(yīng)用需要對(duì)針對(duì)特定問題對(duì)計(jì)算模型、數(shù)據(jù)組織、通信模型、算法實(shí)現(xiàn)做出優(yōu)化，使應(yīng)用的性能最大化

2、。而通用應(yīng)用則是希望對(duì)一類問題提出泛型模板及構(gòu)建應(yīng)用庫，當(dāng)遇到屬于同一類型的應(yīng)用時(shí)可以通過修改開放接口，利用可重構(gòu)計(jì)算的硬件可配置特性，得到具體問題的高效解決方案。
　　 硬件平臺(tái)研究層次，基本可分為細(xì)粒度可重構(gòu)計(jì)算平臺(tái)研究及粗粒度可重構(gòu)計(jì)算平臺(tái)研究兩類。細(xì)粒度可重構(gòu)平臺(tái)的研究主要指FPGA芯片的研究。FPGA芯片是當(dāng)今最成熟的可重構(gòu)計(jì)算基礎(chǔ)硬件。但由于其有配置時(shí)間長、能耗大、布局布線時(shí)間長、資源利用率低及數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延大等缺點(diǎn)，

3、越來越多的研究將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到粗粒度可重構(gòu)計(jì)算平臺(tái)研究。
　　 本文的研究內(nèi)容完整包括了可重構(gòu)計(jì)算研究兩個(gè)層次:從應(yīng)用研究入手，深入到硬件結(jié)構(gòu)研究。同時(shí)我們的研究可以劃分為三個(gè)個(gè)方面:特定應(yīng)用研究、通用應(yīng)用研究、及新型可重構(gòu)硬件平臺(tái)研究。
　　 特定應(yīng)用研究方面，我們選取在視頻監(jiān)視、安全接觸控制等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景的人臉檢測(cè)為例，通過改進(jìn)圖像縮放閾值及縮放算法的選取、積分圖計(jì)算流水線結(jié)構(gòu)，使其適應(yīng)可重構(gòu)硬件FPGA的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

4、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明基于FPGA的解決方案性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的軟件解決方案。
　　 通用應(yīng)用研究方面，我們選取在數(shù)字邏輯問題、人工智能等方面有重要地位且前人研究沒有解決的遞歸問題為對(duì)象，通過劃分遞歸查找樹、平衡遞歸任務(wù)劃分方法構(gòu)造了遞歸問題的通用、并行可重構(gòu)硬件并行解決方案。
　　 新型可重構(gòu)硬件體系結(jié)構(gòu)研究方面，針對(duì)現(xiàn)有粗、細(xì)粒度可重構(gòu)硬件的具體缺點(diǎn)，我們提出基于新型的無線互聯(lián)機(jī)制、異構(gòu)的基礎(chǔ)功能單元、高效的任務(wù)調(diào)度優(yōu)化機(jī)制