支持透明軟硬件編程的混合系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著基于可重配置計算技術(shù)的FPGA器件等的快速發(fā)展和普遍使用，F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)的硬件能夠在系統(tǒng)運(yùn)行過程中改變自身的結(jié)構(gòu)從而完成不同的功能，多個硬件結(jié)構(gòu)也可以在FPGA中換入換出。依靠這種技術(shù)，抽象出硬件任務(wù)的概念。同時，CPU+FPGA混合平臺提供了一種可以進(jìn)行軟硬件靈活劃分的開發(fā)環(huán)境。軟件和硬件在CPU+FPGA混合平臺下，都具有了靈活復(fù)用的特點(diǎn)，可以同等的對待。這樣硬件任務(wù)的概念作為和軟件任務(wù)對等的實(shí)體就應(yīng)運(yùn)而生了。
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2、PU+FPGA混合平臺促進(jìn)了軟硬件的融合，可重配置技術(shù)的發(fā)展抽象出了硬件任務(wù)的概念，使之被納入混合操作系統(tǒng)的管理范圍。但是從目前的研究狀況看來，在混合操作系統(tǒng)存在兩方面不足：一是沒有合適的硬件調(diào)度器去實(shí)現(xiàn)硬件任務(wù)的調(diào)度，硬件任務(wù)的管理對操作系統(tǒng)上層開發(fā)人員不透明，需要了解底層的硬件細(xì)節(jié)；二是混合操作系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的軟硬件編程模型去支持其開發(fā)。本文從這兩點(diǎn)上提出了自己的解決方法：在研究軟硬件編程模型的基礎(chǔ)上，提取出可以和混合系統(tǒng)相結(jié)合的特性

3、，修改原型操作系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn)一個透明的軟硬件協(xié)同調(diào)度的混合系統(tǒng)，同時該混合系統(tǒng)支持軟硬件的統(tǒng)一編程模型。
　　 本文選用了CPU+FPGA目標(biāo)平臺XC2VPR30，混合編程模型和混合操作系統(tǒng)的原型分別采用ImpulseC和μC/OS-ⅡV2.70。本文的修改工作主要基于μC/OS操作系統(tǒng)，借用ImpulseC通信接口進(jìn)一步封裝，實(shí)現(xiàn)在操作系統(tǒng)上軟硬件通信的透明化；添加了硬件任務(wù)等相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和硬件調(diào)度器，實(shí)現(xiàn)對軟硬件任務(wù)的協(xié)同調(diào)