支持軟-硬件任務(wù)協(xié)調(diào)處理的局部可重構(gòu)SoC系統(tǒng)研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、可重構(gòu)計(jì)算(Reconfiguration Computing)作為一種新型的體系結(jié)構(gòu)和時(shí)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(bǔ)了傳統(tǒng)軟/硬件之間的鴻溝,在嵌入式及高性能計(jì)算領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,為現(xiàn)代計(jì)算方法及體系結(jié)構(gòu)提供了新的選擇。動態(tài)局部可重構(gòu)技術(shù),通過動態(tài)重構(gòu)FPGA芯片中的局部邏輯資源,從而實(shí)時(shí)改變系統(tǒng)的部分功能,實(shí)現(xiàn)了硬件資源的時(shí)分復(fù)用,構(gòu)造新的計(jì)算平臺,這種技術(shù)是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、方法和設(shè)計(jì)思想的變革。特別是支持RTOS軟/硬件任務(wù)協(xié)調(diào)調(diào)度的系統(tǒng)級局部可重構(gòu)系統(tǒng)已成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)研究中的新熱點(diǎn)。
　　 我國目前基于FPGA可重構(gòu)技術(shù)方面開展的研究相對很少,大部分處于學(xué)術(shù)研究和執(zhí)行驗(yàn)證階段,許多關(guān)鍵問題面臨著突破,如資源利用率、配置時(shí)隙、軟/硬件任務(wù)協(xié)調(diào)調(diào)度和管理等。本文正是針對可重構(gòu)SoC系統(tǒng)所面臨的相關(guān)問題進(jìn)行了研究和分析。本文主要工作如下:
　　 (1)介紹了可重構(gòu)技術(shù)的研究背景、意義

3、以及研究進(jìn)展等相關(guān)基礎(chǔ)知識。同時(shí)對動態(tài)可重構(gòu)原理、設(shè)計(jì)流程和基于一維和二維局部可重構(gòu)模型進(jìn)行了深入探討。通過設(shè)計(jì)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(gòu)設(shè)計(jì)方法EAPR。
　　 (2)利用基于支持動態(tài)局部可重構(gòu)的Virtex系列FPGA作為目標(biāo)開發(fā)平臺,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種全新架構(gòu)的動態(tài)局部可重構(gòu)系統(tǒng)DPR—SoC并編寫了相關(guān)的外設(shè)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(jìn)行數(shù)據(jù)配置,相比其他的配置方式,該方式下的重構(gòu)速度要更快。
　　 (3)本文針對可重構(gòu)系統(tǒng)軟/硬件任務(wù)協(xié)調(diào)處理研究,在所設(shè)計(jì)的DPR-SoC系統(tǒng)上成功移植了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ；同時(shí)詳細(xì)闡述了實(shí)時(shí)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(wù)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(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和減少了處理復(fù)雜應(yīng)用的時(shí)間及能耗。
　　 (4)最后對