支持过程级硬件透明编程的可重构片上系统分析

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1、支持过程级硬件透明编程的可藿构片上系统研究developedbasedonXilinxVirtex—IIProXC2VP3Oplatf．omf．orthegraphicsapplications。InordertoVerifythescheme，wedesignsomehardware如nctionstotestthissystem．Thefesultsshowthatthesystemworksprope订y．Byadoptingthetransparentprogrammingmodel，wha

2、tprogrammersneedtodoistocallahardware如nctionwh主lethesystemautomaticallyrecon蠡gurethecorrespondingacceleratorandcontrolsittofinishthecomputingtask．ThisishelpfIultoincreasethedesignemciencyofwholesystem．Theexperimentalresultsshowthatbycallingtheappropria

3、tehardwarefunctiontoreplacethesoftware如nction，thesystem’scomputingpowerhasbeenenhanced．KeyWords：ReconfigurableComputing；ReconfigurableSystem—on-Chip；HardwareTransparentProgrammingModeI；Dynamicpartialreconfiguration；HardwareFunctionIV支持过程级硬{，}透明编程的可重构片上

4、系统研究插图索引图1．1论文结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3图2．1基于SRAM的FPGA可编程位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4图2．2可编程路由连接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5图2．3单上下文模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5图2．4多上下文模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5图2．5部分可重构模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6图2．6细粒度可重构单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7图2．7粗粒度RapiD．I结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7图2．8几种典型的可重构组织结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8图2．9MorphoSys体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l图2。lOGa印体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．12图2．1lMOLEN体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13图2．12软件与硬件线程通过虚拟层通信⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯．15图3．1可重构片上系统层次结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21图3．2硬件函数接口⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．23图3．3微处理器与硬件模块并行运行示意⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24图3．4系统软件体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．25图3．5硬件函数运行状态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26图3．6可重构资源区域一维示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27图3．7可重构资源状态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯27图3．8可重构控制器工作模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28图3．9可重构资源管理器模块组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．29图3，10Linux内核与硬件函数驱动管理器层次结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29图3．11硬件函数驱动管理器结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30图3．12可重构片上系统的体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l图3．13FPGA划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．32图3．14可重构系统的模块间通信框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．33图3．15用于相邻模块间通信的基于TBUF的总线宏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．33图3．16用于不相邻模块间通信的基于TBuF的总线宏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34图3．17带使能信号的基于Slice的总线宏结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯34图3．18硬件函数通信接口⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35VIll硕十学位论文图3．19部分动态可重构系统设计流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．37图3．20基于模块的动态重构系统设计流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯