基于动态可重构技术的阵列型协处理器架构设计与实现

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1、上海交通大学硕士学位论文基于动态可重构技术的阵列型协处理器架构设计与实现硕士研究生：范凯学号：1072109059导师：毛志刚教授副导师：谢憬助理研究员申请学位：工程硕士学科：软件工程所在单位：微电子学院答辩日期：2010年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterDYNAMICRECONFIGUREABLEARRAYCOPROCESSORDESIGNCandidate：

2、FanKaiStudentID:1072109059Supervisor：Prof.MaoZhi-gangAssistantSupervisor:XieJingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SoftwareEngineeringAffiliation：SchoolofMicroelectronicsDateofDefence：Jan,2010Degree-Conferring-Institution：Shanghai

3、JiaoTongUniversityI基于动态可重构技术的阵列型协处理器架构设计与实现摘要本文在分析现有动态可重构处理器设计的优点和不足的基础上，提出了一种改进的阵列型动态可重构协处理器设计—IRAC（ImprovedReconfigurableArrayCoprocessor）。相比于其他同类型设计，本方案在可重构处理器的配置灵活性，系统的数据传输效率和蝶形算法执行效率上均进行了改进。仿真结果显示，对于2D-DCT，FFT等典型的数字信号处理应用，IRAC具有比大多数同类设计更优的性能。本文在

4、以下几个方面为可重构系统提供了新的思路和观点zIRAC与其它同类型可重构处理器的显著不同就是将系统中可重构区域合理的划分为若干个子区域，每个子区域拥有单独的配置字存储器，在运算时可以根据需要采用不同的配置，提高了配置的灵活性和算法映射的效率。z设计中采用双通道DMA控制器，可以同时对配置字和数据进行传输，有效的提高了可重构系统的数据传输能力。z针对常用蝶形算法(如2D-DCT、FFT)，对阵列中的可重构运算单元以及运算单元间的互联结构进行了改进和优化，提高了系统进行蝶形运算的效率。z通过系统中控

5、制接口模块接收主处理器发送的控制指令，屏蔽了不同主处理器之间的差异，增强了系统的可移植性。关键词：动态可重构技术，并行性计算，阵列型协处理器IIDYNAMICRECONFIGURABLEARRAY COPROCESSORDESIGNABSTRACTThispaperdescribesanimprovedreconfigurablearraycoprocessor—IRAC.Comparedtootherreconfigurableprocessordesignsinthesamearea,IRA

6、Chasimprovmentsinsystemconfigurationflexibilityanddatatransferefficiency.Besides,inIRACtheconnectionofprocessingelementsisoptimizedaccordingtothebutterflyalgorithminimageprocessing.ThesimulationresultsshowthatIRACachieveshigherperformancethanmostofth

7、eotherdesignsinthisarea.Theresearchworkofthisthesisincludes:zThesignificantdifferencebetweenIRACandotherreconfigurableprocessoristhatinIRACthecomputationarrayisdividedintofourquadrantregion,duringcomputingtheprocessingelementsineachquadrantcoulddodif

8、ferentoperationatthesametime.zTwochannelsDMAcontrollerisusedinIRAC,thedataandconfigureinformationcouldbetransferredatthesametime,whichimprovesthetransfercapabilityofthesystem.zOptimizetheinterconnectionoftheIRACbasedontheclassicbutterflyalgorithmssuc