可重構(gòu)多核片上系統(tǒng)軟硬件功能劃分與協(xié)同技術(shù)研究.pdf

1、集成可重構(gòu)邏輯的多核片上系統(tǒng)包含通用處理器核心和用于布局專(zhuān)用硬件任務(wù)模塊或者專(zhuān)用指令集處理器核心的可重構(gòu)邏輯，既可以提供高性能和低功耗的計(jì)算能力，又可以進(jìn)行重新配置以適應(yīng)新的應(yīng)用場(chǎng)景，是嵌入式系統(tǒng)未來(lái)的主流設(shè)計(jì)思路之一，具有良好的發(fā)展前景。
　　 新技術(shù)的興起為程序的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用帶來(lái)挑戰(zhàn)。為了能充分發(fā)揮可重構(gòu)多核片上系統(tǒng)的計(jì)算能力和優(yōu)勢(shì)，需要對(duì)任務(wù)進(jìn)行合理的劃分和調(diào)度，區(qū)分出適合在通用處理器核心上執(zhí)行的軟件任務(wù)和布局在可重構(gòu)邏輯上

2、的硬件任務(wù)，確定任務(wù)與計(jì)算單元間的動(dòng)態(tài)映射關(guān)系，還需要為任務(wù)之間的交互設(shè)計(jì)靈活高效的通信機(jī)制。在可重構(gòu)多核片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中存在著軟硬件任務(wù)劃分、任務(wù)調(diào)度和任務(wù)間通信等關(guān)鍵問(wèn)題。
　　 本文針對(duì)集成可重構(gòu)邏輯的多核片上系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中存在的關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展研究，主要研究工作和創(chuàng)新特色如下：
　　 (1)分析了可重構(gòu)多核片上系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)階段存在的軟硬件任務(wù)劃分和調(diào)度問(wèn)題，并給出了該問(wèn)題的解決方案。在程序設(shè)計(jì)階段需要通過(guò)

3、軟硬件協(xié)同綜合過(guò)程獲得程序的運(yùn)行方案。在綜合過(guò)程中需要對(duì)任務(wù)進(jìn)行劃分，并且確定每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)機(jī)。傳統(tǒng)的綜合過(guò)程中，軟硬件任務(wù)劃分與任務(wù)調(diào)度分開(kāi)進(jìn)行，這割裂了任務(wù)間的依賴(lài)關(guān)系和計(jì)算資源間的并發(fā)關(guān)系，難以保證整個(gè)任務(wù)集合的執(zhí)行效率。本文結(jié)合了傳統(tǒng)的軟硬件任務(wù)劃分與任務(wù)調(diào)度技術(shù)，提出了一個(gè)高效的靜態(tài)軟硬件任務(wù)劃分與調(diào)度算法，能夠以相當(dāng)于傳統(tǒng)軟硬件任務(wù)調(diào)度算法的開(kāi)銷(xiāo)同時(shí)獲得有效的任務(wù)劃分與任務(wù)調(diào)度方案，保證了任務(wù)集合的運(yùn)行效率。
　　

4、 (2)分析了可重構(gòu)多核片上系統(tǒng)在程序運(yùn)行階段存在的動(dòng)態(tài)程序序列調(diào)度問(wèn)題，并給出了該問(wèn)題的解決方案。在程序運(yùn)行階段，可重構(gòu)多核片上系統(tǒng)需要執(zhí)行一系列應(yīng)用程序，每個(gè)應(yīng)用程序已經(jīng)預(yù)先進(jìn)行了軟硬件任務(wù)劃分，可以利用硬件任務(wù)加速執(zhí)行。由于硬件資源始終有限，需要在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地決定每個(gè)應(yīng)用程序的運(yùn)行方案，合理的分派硬件資源在各個(gè)應(yīng)用程序中的使用，使應(yīng)用程序序列的執(zhí)行時(shí)間最短。本文針對(duì)此問(wèn)題，提出了一個(gè)有效的動(dòng)態(tài)程序序列調(diào)度算法，能夠以較低的開(kāi)銷(xiāo)在運(yùn)

5、行時(shí)依據(jù)應(yīng)用程序序列的歷史信息做出決策，為每個(gè)到達(dá)的應(yīng)用程序設(shè)定合理的運(yùn)行方案，確定其在何時(shí)何處分配硬件資源并執(zhí)行，使得硬件資源在應(yīng)用程序間合理配置，從而加速整個(gè)應(yīng)用程序序列的執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)表明了該調(diào)度算法的有效性。
　　 (3)分析了軟硬件任務(wù)間通信的需求并且給出了相應(yīng)的解決方案?？芍貥?gòu)多核片上系統(tǒng)的程序由很多個(gè)任務(wù)協(xié)同組成。任務(wù)間通信機(jī)制是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可忽視的問(wèn)題。本文結(jié)合目前軟硬件設(shè)計(jì)的實(shí)際，采用面向