硬件動態(tài)可重構(gòu)報告

《硬件動態(tài)可重構(gòu)報告》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、硬件動態(tài)可重構(gòu)研究報告劉振華2009211236報告結(jié)構(gòu)業(yè)界可重構(gòu)的基本思路動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題硬件平臺到硬件平臺上的映射軟硬件任務(wù)的統(tǒng)一管理業(yè)界可重構(gòu)的基本思路可重構(gòu)系統(tǒng)的硬件平臺大多數(shù)都是由微處理器和可重配置硬件構(gòu)成的基本思想是利用可重配置硬件的靈活性使系統(tǒng)對大多數(shù)應(yīng)用都具有較高的性能硬件動態(tài)可重構(gòu)采用的器件可重配置硬件可以采用類似于FPGA的細(xì)顆粒度的邏輯單元,也可以是針對特定應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計的粗顆粒度的邏輯單元。和ASIC相比,可重配置硬件的靈活性使得硬件可以應(yīng)用到多種不同的應(yīng)用中,甚至是在流片測試后,可

2、以根據(jù)應(yīng)用需求的靈活性對可重配置硬件進(jìn)行配置。動態(tài)可重構(gòu)思想對IC設(shè)計的影響動態(tài)可重構(gòu)是FPGA及可重構(gòu)技術(shù)的發(fā)展方向,代表了一種新的設(shè)計思想數(shù)字邏輯系統(tǒng)的設(shè)計從原來一味地追求芯片的邏輯規(guī)模轉(zhuǎn)向注重對邏輯資源的時分復(fù)用;從功能固定的數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)向具有自適應(yīng)和自修復(fù)能力的數(shù)字系統(tǒng)動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題可重構(gòu)計算專題研究組RAW2005年的會議介紹上有如下描述：動態(tài)可重構(gòu)的特點(diǎn)在于硬件結(jié)構(gòu)或器件能夠迅速改變(系統(tǒng)運(yùn)行過程中)其功能和連接。采用動態(tài)可重構(gòu)關(guān)鍵在于重構(gòu)的處理及提高配置速度。動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題具體包括

3、以下三個方面：1，硬件平臺2，特定應(yīng)用到硬件平臺上的映射3，系統(tǒng)運(yùn)行時所需的控制動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題：硬件平臺硬件平臺可以針對應(yīng)用進(jìn)行專門設(shè)計,如Berkerley的Garp,但現(xiàn)有的研究多采用商用器件,如Xilinx的VirtexIIPro或更高級的器件（芯片級）,甚至硬件平臺由多個芯片組成（板級）動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題：硬件平臺（芯片級）按照可重構(gòu)邏輯的配置方式可以將支持動態(tài)重構(gòu)的硬件分成多上下文配置器件和部分可重配置器件。動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題：硬件平臺（芯片級）（1）多上下文配置器件存在多套編程點(diǎn)

4、,有效編程點(diǎn)的內(nèi)容決定了可重配置邏輯完成的功能：動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題：硬件平臺（芯片級）多上下文配置器件的缺點(diǎn)：版圖中編程點(diǎn)占的面積相當(dāng)可觀,故采用多套編程點(diǎn)的設(shè)計方法引入的硬件資源會造成面積過大動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題：硬件平臺（芯片級）（2）部分可重構(gòu)器件分成很多可以獨(dú)立配置的區(qū)域。在整個芯片的運(yùn)行過程中,可以單獨(dú)對每個可重配置單元進(jìn)行配置而不影響其他可重配置單元的工作。硬件上并行配置、只對變化的編程點(diǎn)進(jìn)行配置等以進(jìn)一步減少配置時間。動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題：硬件平臺（芯片級）部分可重配置器件是更常見的硬

5、件結(jié)構(gòu),如Xilinx的Virtex、Atmel的AT40k、FPSLIC、Lattice的ORCA及ispXPGA等動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題：硬件平臺（板級）硬件平臺由多個芯片組成ARM+多塊FPGAARM+多塊DSP+多塊FPGA針對特定應(yīng)用場景進(jìn)行可重構(gòu)動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)包含的問題：硬件平臺（針對SDR）針對SDR：板級+芯片級（鏈路重構(gòu)和參數(shù)重構(gòu)）到硬件平臺上的映射特定應(yīng)用在硬件平臺上的映射可手動也可通過軟件協(xié)助,之后交由運(yùn)行時控制模塊將映射好的功能管理。如果映射好的模塊有固定的順序,則運(yùn)行時控制模塊的設(shè)計相

6、對簡單;如果應(yīng)用存在分支,即下一時刻需要運(yùn)行時的模塊取決于當(dāng)前模塊的輸出結(jié)果,則需要靈活的運(yùn)行時控制模塊。到硬件平臺上的映射：純硬件實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用的映射基于差別的方法基于模塊的方法到硬件平臺上的映射：純硬件實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用的映射基于差別的方法需要設(shè)計者指定修改那些邏輯單元及怎樣修改。該過程需要設(shè)計者對應(yīng)用、硬件相當(dāng)熟悉,只適用于很少的修改,不是通用的動態(tài)可重配置方法。到硬件平臺上的映射：純硬件實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用的映射基于模塊的方法采用該方法用戶需要定義各硬件模塊的接口和時序約束,各模塊在FPGA芯片上的實(shí)現(xiàn)區(qū)域、模塊之間的物理連線

7、等,通過小模塊的組合及換入換出完成整個應(yīng)用問題：必須采用一些公司的指定幾款芯片,定義模塊之間的連接需要花費(fèi)大量的時間,還需要手動指定硬件的劃分和映射,用戶使用起來仍然非常困難。到硬件平臺上的映射：同時包含軟硬件的應(yīng)用的映射對于同時包含軟硬件的較大規(guī)模的應(yīng)用,其動態(tài)可重構(gòu)實(shí)現(xiàn)需要相應(yīng)的設(shè)計方法和一整套軟件系統(tǒng)的支持到硬件平臺上的映射：同時包含軟硬件的應(yīng)用的映射對一個以軟件語言描述(如C++,Java等)的應(yīng)用,首先要分清哪些應(yīng)該用硬件實(shí)現(xiàn),然后考慮怎樣將高級語言轉(zhuǎn)變成可綜合的硬件語言,緊接著需要把劃分好的軟硬件需要

8、轉(zhuǎn)變成軟件對應(yīng)的可執(zhí)行的二進(jìn)制代碼和硬件對應(yīng)的配置位流信息。到硬件平臺上的映射：同時包含軟硬件的應(yīng)用的映射（SDR）通常應(yīng)用中可變的及最耗時的部分用硬件實(shí)現(xiàn),復(fù)雜的控制及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)仍然由軟件實(shí)現(xiàn)。對于SDR，基帶的涉及復(fù)雜算法的可由軟件或者專用硬件實(shí)現(xiàn)，而中頻到射頻可由FPGA等硬件實(shí)現(xiàn)軟硬件任務(wù)的統(tǒng)一管理應(yīng)用映射到CPU和可重配置邏輯上后,需要由運(yùn)行時控制模塊管理各模塊的