面向可重构系统芯片的软硬件划分方法研究-计算机科学与技术专业毕业论文

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1、湖南大学硕士学位论文面向可重构系统芯片的软硬件划分方法研究姓名：赵全伟申请学位级别：硕士专业：计算机科学与技术指导教师：吴强20110528硕士学位论文摘要随着集成电路工艺与制造技术的不断发展，微处理器核、可编程逻辑器件和其它电路模块共同集成在一个芯片中，这极大提升了嵌入式系统设计的高效性和灵活性。基于FPGA的可重构系统设计正是在这种形势下应运而生，可重构系统包含了执行软件程序的微处理器核和实现硬件逻辑的可重构器件，设计人员通过软硬件划分来确定系统中不同模块的实现方式一一软件或硬件，并将其有效地映射到微处理器或者可重构器件上执行。因此，研究高效的软硬件划分方法能充分发挥可

2、重构片上系统的结构优势，提高系统性能和效率。本文对软硬件划分的相关基础知识作了系统的学习和研究，重点对软硬件划分中的具体问题进行分析、对软硬件划分的国内外研究现状及成果进行学习总结，从而找出切入点和创新点，提出了面向过程级的软硬件划分方法，主要工作如下：第一，提出了基于动态规划的软硬件划分改进算法。根据实际情况分析了软硬件划分问题的特点，从统一编程模型和软硬件协同函数库着手，将划分粒度控制在过程级(函数)，采用有向无环图DAG描述系统功能，综合系统执行时间和系统成本等众多因素，建立了一个多约束、多目标优化的系统模型；利用动态规划原理分析求解最优解，并通过寻找其局部跳跃点来改

3、进求解过程。仿真实验证明能快速找到最优解，提高运行效率和资源利用率。第二，提出了一种运行时的软硬件划分方法。主要考虑了部分动态可重构的特性和能力，以及函数调用次数的重要影响，根据系统运行时的信息，运用灰色预测机制动态估计各函数下一时刻的调用次数，从而进行分析以实时调整划分方案，适应系统运行时相应的变化；此外，在红枫工具上，通过动态链接技术完善软硬件协同设计自动化流程，提高设计效率；最后通过实验证明运行时软硬件划分方法能满足可重构系统设计的实时性要求，比静态划分算法更加灵活，且更有利于提高资源利用效率、缩短运行时间，符合实际需要。关键词：FPGA；可重构系统；软硬件划分；动态

4、规划；运行时划分11硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentoftheICprocessandmanufacturingtechnology，themicroprocessorcore，programmablelogicdevicesandothercircuitblockscanbeintegratedintoasinglechip，whichgreatlyimprovestheefficiencyandflexibilityofembeddedsystemdesign．Inthisexcellentsituation，reco

5、nfigurableFPGA—basedsystemwhichcontainsamicroprocessorcorethatimplementssoftwareprogramsandreeonfigurablelogicdevicesthatimplementhardwarelogichasemerged．Throughhardware／software(HW／SW)partitioning，designersdeterminedimplementationsofdifferentmodulesofapplicationssoftwareorhardware，andeffi

6、cientlymadeitmappedtoamicroprocessororareconfigurabledevicetoimplement．Therefore，theresearchforefficientmethodsofHW／SWpartitioningcangivefullplaytothestructureadvantageofreconfigurablesystemchipandimproveperformanceandefficiencyofthesystem．Inthispaper，asystematicstudyonrelevantbasicknowled

7、geofHW／SWpartitioningwasconducted．ThefocalpointofthispaperistheanalysisofconcreteproblemsinHW／SWpartitioning，next，thepresentsituationsandachievementsaboutHW／SWpartitioninghomeandabroadhavebeensummarized．Onthebasisofthat，innovationofthispaperhasbeenputforward，t