基于FPGA的硬件任務(wù)動態(tài)可重配置操作系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機技術(shù)的不斷進步，傳統(tǒng)的處理器架構(gòu)和解決方案已經(jīng)不再能夠滿足未來應(yīng)用的需求，多處理器及多核系統(tǒng)已成為了人們不得不選擇的方向。近年來，隨著FPGA器件的快速發(fā)展，基于該器件的可重配置技術(shù)和理論的不斷突破又為復(fù)雜嵌入式應(yīng)用提供了一條新的實現(xiàn)途經(jīng)。
　　 傳統(tǒng)上，CPU以外的計算資源都是被作為系統(tǒng)中的I/O設(shè)備或者協(xié)處理器來管理的。基于FPGA的動態(tài)可重配置技術(shù)的出現(xiàn)，使得可重配置計算器件可以成為系統(tǒng)中與CPU并列的計算資源，

2、并能更好的發(fā)揮硬件在解決計算密集型任務(wù)時的優(yōu)勢。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計思想限制了可重配置技術(shù)的廣泛應(yīng)用。為此，國內(nèi)外的相關(guān)研究人員先后提出了采用硬件任務(wù)模型管理FPGA的方法，以克服FPGA作為系統(tǒng)計算資源的應(yīng)用局限。
　　 本文分別從系統(tǒng)原理和實現(xiàn)手段這兩個方面對設(shè)計軟、硬件任務(wù)混合平臺操作系統(tǒng)進行了深入研究，比較了不同設(shè)計方案的優(yōu)勢與不足，提出了支持硬件任務(wù)動態(tài)調(diào)度的操作系統(tǒng)設(shè)計方案。出于兼容性和可擴展性的考慮，本研究分別選擇了X

3、ilinx Virtex系列芯片和Linux操作系統(tǒng)作為硬件平臺和軟件平臺，前者是世界最大的FPGA芯片制造商，后者是最廣泛使用的類Unix操作系統(tǒng)。在實現(xiàn)示例中，通過對Linux操作系統(tǒng)的修改，使得在用戶空間上達(dá)到了透明操作硬件任務(wù)的目的，并且可以實現(xiàn)硬件任務(wù)的在線可重配置。
　　 論文最后部分對整體思路進行了總結(jié)，指出本文系統(tǒng)所取得的進展，同時指出了所開發(fā)系統(tǒng)的不足之處，并對可能的改進方向和下一步的研究進行了展望。