检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机应用研究 2009年第11期26卷 4193-4196,4217页

作者：钟俊李仁发陈宇刘彦湖南大学计算机与通信学院长沙410082

以Java作为可重构系统描述语言,提出了一种方法级的硬件透明编程模型,给出了硬件方法封装方式和软硬件方法动态链接过程。程序设计者调用软件方法进行应用开发,虚拟机根据软硬件划分结果动态加载并链接相应的硬件方法,从而达到简化编译... 详细信息

以Java作为可重构系统描述语言,提出了一种方法级的硬件透明编程模型,给出了硬件方法封装方式和软硬件方法动态链接过程。程序设计者调用软件方法进行应用开发,虚拟机根据软硬件划分结果动态加载并链接相应的硬件方法,从而达到简化编译器和综合工具以及屏蔽底层物理细节的目的。实验结果表明上述编程模型能够支持硬件透明编程,同时系统性能得到了明显的改善。

关键词：动态可重构系统软硬件划分软硬件协同综合 Java 硬件透明编程模型硬件方法

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支持过程级动态软硬件划分的RSoC设计与实现

引用

计算机工程与科学 2010年第4期32卷 131-135页

作者：朱海李仁发陈宇刘彦湖南大学计算机与通信学院湖南长沙410082

目前,可重构计算平台所支持的动态软硬件划分粒度多处于线程级或指令级,但线程级划分开销太大,而指令级划分又过于复杂,因此很难被用于实际应用之中。本文设计并实现了一种支持过程级动态软硬件划分的可重构片上系统(RSoC),提出了一种... 详细信息

目前,可重构计算平台所支持的动态软硬件划分粒度多处于线程级或指令级,但线程级划分开销太大,而指令级划分又过于复杂,因此很难被用于实际应用之中。本文设计并实现了一种支持过程级动态软硬件划分的可重构片上系统(RSoC),提出了一种过程级硬件透明编程模型,给出了过程级的硬件封装方案;在分析软硬件过程根本区别的基础上,针对硬件过程开发了专门的管理模块,并利用部分动态重构等技术,实现了硬件过程的动态配置。实验表明该系统能够较好的支持过程级的动态软硬件划分,实现了节省资源、简化设计,提高性能等目的。

关键词：可重构片上系统动态软硬件划分硬件透明编程模型

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面向动态可重构片上系统的过程级设计方法研究

面向动态可重构片上系统的过程级设计方法研究

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作者：钟俊湖南大学

学位级别：硕士

可重构片上系统结合了通用处理器和ASIC(Application Specific Intergrated Circuits)两者的优点,既能够提供硬件的高效率又具有软件的可编程性,近年来已成为研究的热点。由于具有高性能、高可靠性和设计灵活等特点,此类系统在数据加解... 详细信息

可重构片上系统结合了通用处理器和ASIC(Application Specific Intergrated Circuits)两者的优点,既能够提供硬件的高效率又具有软件的可编程性,近年来已成为研究的热点。由于具有高性能、高可靠性和设计灵活等特点,此类系统在数据加解密、航空航天、计算机辅助设计等领域有着广泛的应用前景。但是目前可重构片上系统在实际的应用过程中仍然存在不少的困难。首先,现有的可重构片上系统的编程模型仍然比较复杂,系统开发过程过于依赖设计人员的开发经验和专业素质,进行系统开发的门槛较高,阻碍了此类系统更为广泛的应用;其次,应用开发人员需要了解体系结构和可重构器件实现的底层物理细节。而且由于应用领域不同,开发人员还需要针对特定领域需求,设计出相应的可重构系统硬件模块;最后,面向可重构片上系统的设计自动化是一种被普遍认可但尚未妥善解决的难题。针对可重构系统的特点,我们需要研究开发支持自动任务划分、算法映射和设计优化的工具。本文集中对面向可重构片上系统软硬件协同设计的硬件透明编程模型及其相关的系统功能表示、硬件方法封装、软硬件方法动态链接等问题进行探索和研究,主要工作如下: 1.提出了一种以Java为描述语言的方法(过程)级硬件透明编程模型。该编程模型基于软硬件协同方法库,并且支持动态软硬件划分。在该编程模型框架下,程序设计者调用软件方法进行应用开发而无需理会底层的物理细节,开发效率得到了提高。 2.提出了一种硬件方法封装方式并给出了详细流程。硬件方法封装有效地屏蔽了硬件加速器逻辑功能的实现细节以及通信与同步的相关细节。同时该封装方式可以帮助我们预先设计好面向领域的软硬件方法库,从而减轻开发人员的工作。 3.设计并实现了一个运行时可重构Java虚拟机。该虚拟机根据软硬件划分结果动态加载并链接相应的硬件方法,从而达到简化编译器和综合工具、提高自动化程度的目的。实验结果表明上述编程模型能够支持硬件透明编程,同时系统性能得到了改善。在本实验中取得的阶段性成果为后续研究奠定了一定的理论基础,并积累了一些的实践经验。

关键词：可重构片上系统硬件透明编程模型硬件方法 Java 软硬件划分

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可重构计算中支持硬件透明编程的自重构技术研究

可重构计算中支持硬件透明编程的自重构技术研究

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作者：王伟湖南大学

学位级别：硕士

可重构计算系统利用可编程逻辑器件可重配置的特点,在通用微处理器和专用集成电路之间提供一个结合功能灵活性和高运算速度的平台,被认为是能满足未来嵌入式应用市场需求的一种极具竞争力的技术解决方案,国内外学者对此研究十分活跃。... 详细信息

可重构计算系统利用可编程逻辑器件可重配置的特点,在通用微处理器和专用集成电路之间提供一个结合功能灵活性和高运算速度的平台,被认为是能满足未来嵌入式应用市场需求的一种极具竞争力的技术解决方案,国内外学者对此研究十分活跃。随着可编程逻辑设计技术的发展,目前的可编程器件还支持动态部分重配置,这使得可重构计算系统在运行时可以改变自身部分功能,形成一种自重构系统。这样的系统中通常包括微处理器作为主要控制器,以及若干可重构的硬件模块作为硬件加速器,因此是一个软硬件混成系统。现有设计方法在其上进行设计时,需要设计人员了解硬件接口细节,管理硬件加速器的配置,以及软硬件之间通信,这对设计人员而言比较繁琐,也容易出错,不利于提高系统设计的效率。本文提出一个硬件透明的编程模型,屏蔽了硬件接口细节,而提供一个类似软件函数的硬件函数给设计人员,使其能简单方便地使用硬件加速器。在此基础上,本文着重研究了自重构系统的实现技术及对上述硬件透明编程模型的支持。首先我们设计了在自重构系统中实现硬件透明模型的层次结构:最下层是自重构系统的硬件,硬件之上是对可重构的硬件加速器进行封装的硬件函数,最上层是支持硬件函数调用的嵌入式操作系统。然后设计了自重构系统的体系结构:把微处理器(固定部分)和所有硬件加速器(可变部分)看作一种共享存储器的异构多核并行处理结构,并讨论了它们之间的关系与实现方法。为了实现重构我们研究了自重构系统中连接固定部分和可变部分的总线结构以及实现方法。然后讨论了自重构系统设计流程,利用Xilinx提供的工具,给出了一个基于模块的自重构系统设计流程;并按照这个设计流程完成了一个包含硬件加速器及其硬件函数的自重构系统,通过实验验证了我们提出的基于硬件透明编程模型的自重构系统设计方法的可行性。实验结果表明,按照本文所给出的自重构系统设计流程,可以在单片可编程器件上实现自重构系统,在运行时根据需要把不同硬件加速器配置到可编程器件上。在硬件透明编程模型上进行设计时设计人员不用了解硬件加速器的配置和接口细节,只需要在程序中调用相应硬件函数,系统将自动完成硬件加速器配置,并控制加速器完成计算任务,极大地方便了设计工作。

关键词：可重构计算自重构总线宏硬件透明编程模型硬件函数

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支持过程级硬件透明编程的可重构片上系统研究

支持过程级硬件透明编程的可重构片上系统研究

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作者：朱海湖南大学

学位级别：硕士

可重构片上系统(Reconfigurable System-on-Chip,RSoC)通常包含微处理器、可重构计算单元、存储器等。其中微处理器用来执行顺序和非临界代码,而具有高度并行性或计算密集的应用可置于可重构单元上通过硬件加速器实现。这种微处理器和... 详细信息

可重构片上系统(Reconfigurable System-on-Chip,RSoC)通常包含微处理器、可重构计算单元、存储器等。其中微处理器用来执行顺序和非临界代码,而具有高度并行性或计算密集的应用可置于可重构单元上通过硬件加速器实现。这种微处理器和可重构硬件模块的混合结构,兼顾了通用微处理器的灵活性与专用集成电路的高效性,被认为是可以满足未来嵌入式计算的一种极具竞争力的技术解决方案。在可重构片上系统中,硬件资源不同于传统理解中那样固定不变,而是像软件一样可以灵活配置,因而缩小了软硬件之间的差异,增进了其间的交融程度。但在增强系统性能的同时也带来了设计上的困难。设计人员需要详细了解硬件接口细节,管理硬件加速器的配置,制定软硬件通信方法,从而增加了系统设计的复杂度,难以实现高效、可靠的设计流程。针对上述问题,本文研究并实现了一种支持过程级硬件透明编程的可重构片上系统。在该系统中,硬件模块被封装成函数的形式,并根据应用特点归类成硬件函数库提供给设计者,使其能简单方便地通过软件高级语言调用功能实现系统描述。为了增强硬件函数的可移植性,对硬件函数进行了模块化的封装,把硬件函数中与底层硬件及操作系统密切相关的部分提取出来设计为单独的模块。在应用中,我们在Linux内核增加了可重构资源管理器与硬件函数驱动管理器模块,以便对硬件函数的动态配置及底层驱动与运行状态等进行统一管理。针对Xilinx Virtex-II Pro系列FPGA建立了一个可靠的,模块化的动态部分重构系统设计流程,包括建立初始硬件平台、静态与重构模块的划分与设计、模块激活与系统集成等步骤。最后选择在Xilinx Virtex-II Pro XC2VP30平台上设计实现了一个主面向图形图象应用领域的动态部分可重构原型系统。为了对整套方案进行验证,通过运行硬件函数实例对原型系统进了性能测试。实验证明,该系统能够较好地支持过程级的硬件透明编程,设计人员不用了解硬件加速器的配置和接口细节,只需在程序中调用相应硬件函数,系统将自动完成硬件加速器配置,并控制加速器执行计算任务,简化了设计流程。实验结果显示,通过调用硬件函数来取代相应的软件函数,系统的计算能力得到了较大的提高。

关键词：可重构计算可重构片上系统硬件透明编程模型部分动态重构硬件函数

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