分享到:

可重构嵌入式系统软硬件划分及任务调度算法研究

近年来,嵌入式系统越来越复杂,功能越来越多,性能越来越高,开发周期越来越短,并且随着大规模集成电路设计与制造技术的进步和以FPGA为代表的可重构硬件的快速发展,尤其是动态部分重构技术的出现,大量的可重构器件被应用到嵌入式系统中。可重构技术的发展使过去传统意义上硬件和软件的界线变得模糊,让硬件系统软件化,增加了系统设计和实现的灵活性。然而,可重构结构在成为嵌入式系统发展的重要方向的同时,也给嵌入式系统软硬件协同设计方法学带来了新的挑战,传统嵌入式系统的软硬件划分方法并不适用于可重构嵌入式系统。根据可重构硬件逻辑带来的动态重构和重构延迟等新特性,论文在分析总结现有软硬件划分算法的基础上,提出了一种适用于可重构嵌入式系统的任务划分和任务调度方法。该方法首先对可重构嵌入式系统进行结构建模,接着将一个大规模应用分解成具有约束关系且粒度大小合适的多个子任务,并按照各个任务之间执行先后的顺序约束,构造出一个表示任务约束关系的有向无环图。然后在  (本文共59页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

嵌入式系统软硬件划分技术研究

软硬件划分是软硬件协同设计的关键技术之一,划分结果对最终的设计方案有非常重要的影响。软硬件划分主要包括:处理单元分配、任务指派和任务调度三个方面,根据系统的结构可分为二向划分、多向划分和动态可重构系统划分;根据优化目标的数量,可分为单目标划分和多目标划分。论文深入研究了嵌入式系统的软硬件划分技术,主要包括四个方面的内容。首先以实时信息处理系统为例研究了单目标二向划分,根据二向划分的特点,采用列表调度的思想,提出了一种构造式单目标二向划分算法,定义了系统资源紧迫度和节点局部属性两个评价度量,在遍历系统任务图的同时确定系统任务的映射域和开始时间,通过动态调整映射目标避免陷入局部最优。然后研究了单目标多向划分,通过对多向划分问题及现有算法的分析,提出了一种基于搜索式算法的单目标多向划分算法,采用遗传算法求解处理单元分配问题,高效、异构任务调度算法完成任务的指派和调度,在一个循环内完成种群内所有个体的划分。在多目标多向划分中,针对适应度...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
哈尔滨理工大学

可重构嵌入式系统软硬件划分方法的研究

随着大规模集成电路技术的发展和现代嵌入式系统发展的需要,以FPGA为代表的可重构硬件被越来越多的嵌入式系统采用。由于可重构硬件兼具ASIC的计算速度和微处理器的灵活性,所以可重构系统被认为是一种高效的计算平台。实践证明,将传统的嵌入式系统的软硬件划分方法应用到可重构嵌入式系统的软硬件划分上显然是不可行的。在含有可重构硬件的嵌入式系统结构中,考虑到可重构器件在硬件结构上与微处理器核的差异,先要合理有效的划分输入的应用程序,这种划分包括空域划分以及时域划分,为了使可重构器件能够发挥重构的特性,不仅要把决定系统任务是在硬件域上还是软件域上实现,对于可能指派到可重构器件上的任务要考虑将其划分成在时间域上不能重叠,同时划分过程中还必须采取措施以减小由重构带来的延迟。在研究了可重构硬件具有的新特性的基础上,论文对实际应用中常用的软硬件划分算法进行了研究,从而提出了一种适用于可重构嵌入式系统的软硬件划分算法,并在算法中采用调度算法以评价划分结...  (本文共55页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

可重构嵌入式系统快速原型方法及任务调度算法研究

可重构嵌入式系统,特别是具备动态可重构能力的嵌入式系统,需要对传统的协同设计方法进行改进。交易级建模在系统级设计领域得到重视,它以一体化的软硬件模型为早期的软件开发、设计空间探索和性能验证提供平台。本文以现行的systemC交易级模型为基础,扩展支持实时操作系统建模的tlm-rtos类,给出非抢占式任务调度相应的模拟方法,并针对抢占式任务调度模拟存在的问题作了分析。以上述研究为基础,提出并实现一种系统原型方法,该方法能够有效支持快速系统原型搭建、初始的功能验证、结构探索和性能评价。协同设计方法要根据可重构系统结构特点,对可重构资源需求施加约束并为运行时调度和管理提供设计支持。本文给出一个可重构嵌入式系统平台原型,基于统一多任务设计思想,设计支持可重构嵌入式系统的操作系统模型,并提出虚拟硬件任务接口、硬件任务动态调度和可重构资源管理模型,将可重构硬件模块抽象为硬件任务,与软件任务一起由操作系统进行统一管理。在可重构系统设计过程中,...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

一类异构多处理器片上系统任务调度算法研究与应用

由于芯片制造工艺的限制,处理器频率的继续提升遇到了物理瓶颈,多处理器技术被认为是维持片上系统性能增长的有效方法。异构多处理器片上系统(Multi-Processor System-on-Chip, MPSoC)兼顾了系统的通用性与灵活性,受到了工业界和学术界的青睐,已经被广泛应用于移动通信、嵌入式多媒体等领域。对于异构MPSoC来说,其性能的充分发挥依赖于所采用的任务调度算法。高效的调度算法可以缓解处理器数目增加所带来的高能耗、高温度、高成本等问题,能够进一步扩大MPSoC的应用范围。在满足各种约束的前提下对异构MPSoC进行优化调度已经证明是NP难问题。因而,针对异构MPSoC的各种应用需求,寻求不同优化目标下的最佳调度方案,已经成为当今多处理器技术的研究热点和重点。随着可重构技术和MPSoC的发展,出现了包含可重构资源的异构MPSoC,它兼具可重构资源的高效性和MPSoC的灵活性,为系统设计和应用提供了更多的选择。对含有可重...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
东南大学

面向通信应用的可重构系统的外存访问接口设计

可重构计算技术已应用于众多高性能计算领域,如多媒体处理、无线通信、气象模拟、分子计算等,已成为未来高性能计算架构的重要发展方向[1]。然而当可重构计算应用于媒体处理、无线通讯等高并行度、高性能要求的应用时,计算过程中包含了大量的数据读写,数据访存延时已成为计算性能提升的瓶颈。因此降低数据访存延时,提高系统性能的优化设计尤为重要。本文设计了一款外存访问接口模块,能够有效降低数据访存延时,提高系统性能。本文针对通信应用大量数据计算而引起的数据访存延时较大的问题,依次展开了以下工作:一、分析了无线通信接收端信号处理过程,分析其中核心算法的数据访存特征,提取了三种数据访存规律;二、根据数据访存特征设计了高速访存协议,支持四种数据传输模式,能够有效降低数据传输延时;三、根据算法运行结果对数据缓存模块进行优化设计,确保系统整体性能;四、根据三种数据访问特性设计了基于数据关联的动态触发的多模式预取机制,并且从触发机制、预取模式、信息存储等方面...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

一种适用于LED显示屏控制的可重构系统设计

随着微电子、信号传输等技术的不断进步,原本在户外广告、舞台租赁等传统应用领域发展较为成熟、产品趋于同质化的LED显示屏行业,依靠着更强性能的控制系统让其适用于之前不能应用的市场领域。LED控制系统主要负责将视频输入信号转换为数字信号并控制LED大屏幕设备的显示效果,但由于LED显示屏所使用的灯板数量庞大且成本较高的问题,不可能拆卸部分灯板进行维护或是更换灯板来与控制系统相匹配,因此拥有动态改变系统程序或者逻辑电路结构能力的可重构系统,相比普通控制系统将有不可估量的优势和前景。本文主要针对以ARM+FPGA为控制器的LED显示屏,提出了一种具备可重构功能的控制系统方案。以微处理器的在应用编程(IAP)和FPGA的可重构计算为研究对象,将MCU的程序划分为Bootloader和Application两部分利用IAP技术实现STM32程序的更新,同时以STM32作为主控制器用PS模式对FPGA进行重构,并保持对特殊状态信号的实时读取来...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>