鉴于硬件逻辑图形化重建方法探析和完成

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1、鉴于硬件逻辑图形化重建方法探析和完成-->第一章绪论1.1基本概念异构计算重要是指使用不相同类型指令集、体系架构的计算单元构成体系的计算方式。其概念最早诞生于80年代初，最早并非是从属于单机系统下的概念，是构建在高速互连网络基础上，通过多台独立计算及联合运算，获取最大总体性能。根据硬件部署形式，异构计算可以划分为网络异构计算和系统异构计算两大类。本文所涉及的异构计算都是指后者。可重构概念被认为是由美国加利福尼业大学的GeraldEstrin在20世纪60年代末最先提出。由于受当时技术条件限制，Estrin设想的可重构系统只是理论上的近似。直到1975年，Merlin和Back将可重构

2、技术用在配电系统上，才使这一理论首次应用于实践，同时体现出这项技术在系统性能的优化和后续维护上具有很大优势。可重构计算就是利用系统内的可重用资源，在软件的控制下，根据实际需要构造一个新的计算平台，以接近专用硬件设计的性能。可重构计算的底层硬件技术是FPGA加速部件就是利用硬件模块来替代软件算法，以充分利用硬件所固有之快速特性的计算单兀。目前，对于可重构计算用于高端系统的普遍做法都是把FPGA板作为现有高效能计算系统的加速器，将整个程序中的一部分转移到FPGA上执行。由于FPGA芯片功耗小、散热低，所以更适合于组装高效能计算机微重构器在本文中是指能够独立对FPGA进行重构的，手掌大小的

3、设备。1.2课题1.2.1减少重复开发自1985年赛灵思公司第一款基于静态随机存储器(SRAM)结构的FPGA问世，标志着可重构芯片的开端，发展至今已经成为半导体市场上的主要核心器件之一。几于年的使用积累了大量的应用方案，其中有很多都基于相同芯片。但由于一些原因使得这些成果不能得到广泛的传播与交流。比如不同目的的重构过于依赖计算机;过于自由的定制使得引脚分配无章可循;重构所依赖的相关文件针对性太强等等。这样，相似技术的重复开发形成了巨大的时间与资源浪费。随着器件的集成度越来越高，实现的功能越来越复杂，所造成的浪费也会越来越大。为了改善这种状况，就希一望重构数据在终端用户手上能像在开发

4、人员手上一样方便地流通起来，像软件一样使尽可能多的人共享相互之间的劳动成果。即使暂时没有一个具有广泛基础的相关协议，但至少可以在一个企业或组织之内实施。1.2.2优化异构计算系统异构计算系统通过集成加速部件来提高CPU的计算效能，但是加速部件往往功能单一，而用户的需求又常常不止一种。当加速部件是由专用集成电路(ASIC)来实现时，由于其功能完全固化，因此这一矛后只能通过集成有限数量的加速部件来进行取舍和缓和。如今，越来越多的加速部件通过FPGA来实现，而FPGA又是一个可重构的器件，这就为矛后的解决提供了基本的条件。目前所存在的障碍仅仅在于，FPGA的重构方式还不够灵活，以及对传统加

5、速部件使用所形成的习惯，使得用户还未能充分意识与体验到可重构加速部件所能带来的益处。为了克服所存在的障碍，首先就要提供一种相比当前的FPGA重构独具特色的重构方式，使得用户能够简单而直接地感受到可重构加速部件所带来的功耗与成本优势。因此，一个器件精简、界面友好、受限制少、容易集成的可重构加速部件微重构器以及与之相适应的可重构加速部件是一个可以研究和探讨的问题。3.2FPGA的重构方式.....................19-203.2.1常见的重构方式.....................19-203.3直接基于硬件与图形界面对加速部件重构........20-213.4本

6、章小结.....................21-22第四章实现基于硬件与图形界面的重构方式.............22-274.1微重构器的基本要求.....................224.1.1重构器的现状.....................224.1.2微重构器的定义.....................224.2微重构器的实现方案.....................22-234.3加速部件的改进.....................23-244.4验证方案的确定.....................244.5其它应用前景.........

7、............24-264.5.1公共高效能超级计算中心.....................24-254.5.2向同构计算系统移植.....................25-264.6本章小结.....................26-27第五章实现基于硬件与图形界面的重构方式...............27-405.1具体硬件构成.....................275.2控制核心的实现方式...............