论文基于认知的可重构系统研究及实现最终版

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1、中图分类号密级UDC编号电子科学研究院硕士学位论文基于认知的可重构系统研究与实现ResearchandImplementationOfCognitiveReconfigurableSystem胡成龙指导教师倪明研究员中国电子科技集团第三十二研究所学位申请级别工学硕士学科专业名称计算机系统结构论文提交日期2012-12-28论文答辩日期2013-03-14培养单位中国电子科技集团公司第三十二研究所学位授予单位电子科学研究院答辩委员会主席学位论文独创性声明  秉承严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进

2、行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得电子科学研究院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切法律责任本人签名：                日期            关于论文使用授权的说明 本人完全了解电子科学研究院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在攻读学位期间论文工作的知识产权单位属

3、电子科学研究院。培养单位有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；培养单位可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为电子科学研究院（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文不属于保密。本人签名：              导师签名            日期           摘要传统的高性能计算机系统功耗巨大，功耗的问题影响其快速发展。在低功耗绿色计算高速发展的背景下，计算机体系结构方面的革新势在必行。计算机体系结构的发展

4、经历了复杂性决定结构、成本决定结构和互连决定结构等阶段。传统的高性能计算机由于利用固定的计算结构，采取层层虚拟化的方式进行计算导致计算效能不高。计算机体系结构的发展已经到了应用决定结构，结构决定功能、性能和效能的阶段。为了证明只有当计算机体系结构和应用所需功能、性能直接匹配时才是高效能的。本文以PRCA为基本体系结构研究实现了一套可重构系统平台。该系统平台基于认知决策技术和动态可重构技术，利用IP交换网络、Infiniband网络和局部可重构网络来互连通用计算组件、专用计算组件和三种不同功能的可重构计算组件，能够实现根据应用需求

5、来自由搭配相应的计算与存储资源。文章详细介绍了项目研究重点之一的可重构计算组件的内部原理架构设计、存储控制器设计、FPGA对外接口设计、控制单元设计和整机工作原理，并以MDIO接口为例描述了FPGA内IP核验证原理。最后，以Web服务为应用实例，在通用服务器和可重构计算组件上进行了对比测试。结果表明相对于通用服务器架构，基于认知的主动重构体系结构可以达到十倍以上的能效提升。关键字：计算机体系结构，认知决策技术，主动可重构，FPGA，MDIOI89AbstractSincehugepowerconsumptionhasbeenin

6、thewayoffurtherdevelopmentoftraditionalhigh-performancecomputingsystem,innovationincomputerarchitectureisextremelyurgentagainsttherapidrisingoflow-powergreencomputing.Computerarchitecturehasbeendecidedbycomplexityandcost,andbyinterconnection,etc.Theinefficientoftradi

7、tionalcomputer’sperformanceismainlyduetotheuseoffixedcomputerarchitectureandlayervirtualizationcomputingwhichareadoptedbytraditionalhigh-performancecomputing.Sofar,computersystemhasdevelopedintothestageasitsstructuredependsonapplicationwhilefunctionandperformancedepe

8、ndonitsstructure.Inordertoprovethatcomputersystemwillbehighlyefficientonlywhenthearchitecturearecompatiblewiththefunctionandperform