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可重构系统中的一种动态软硬件划分算法

可编程逻辑器件的发展为可重构系统真正走向实用化提供了硬件基础。目前可重构系统的应用主要集中在国防科技和航空航天等领域,为了提高可重构系统应用的普及性,需要一种能够动态进行软硬件划分的方法。面向动态可重构的动态软硬件划分方法目前还不是很完善,而面向函数级的动态软硬件划分更没有一种现成的系统。本文针对函数级的动态软硬件划分问题进行了研究,主要完成的工作包括:1)提出了利用可划分软件和可划分硬件函数的整体封装来构建一种基于函数级的动态软硬件划分模型。具体分析了在UCOS II操作系统下,动态软硬件划分的整个可能实现过程。2)结合划分模型,确定了软硬件划分算法的对象和目标,提出了缩小划分对象以提高划分算法效率的策略,并分析证明了该方法的有效性。3)分析现有算法,提出了利用贪婪算法结合其它算法来解决目标问题的思路,证明了其同其它算法结合的必要性。4)提出了定范围离散度模型的概念,并将该模型的思路同禁忌搜索算法相结合,提出了利用双次f变换来  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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面向可重构系统芯片的软硬件划分方法研究

随着集成电路工艺与制造技术的不断发展,微处理器核、可编程逻辑器件和其它电路模块共同集成在一个芯片中,这极大提升了嵌入式系统设计的高效性和灵活性。基于FPGA的可重构系统设计正是在这种形势下应运而生,可重构系统包含了执行软件程序的微处理器核和实现硬件逻辑的可重构器件,设计人员通过软硬件划分来确定系统中不同模块的实现方式——软件或硬件,并将其有效地映射到微处理器或者可重构器件上执行。因此,研究高效的软硬件划分方法能充分发挥可重构片上系统的结构优势,提高系统性能和效率。本文对软硬件划分的相关基础知识作了系统的学习和研究,重点对软硬件划分中的具体问题进行分析、对软硬件划分的国内外研究现状及成果进行学习总结,从而找出切入点和创新点,提出了面向过程级的软硬件划分方法,主要工作如下:第一,提出了基于动态规划的软硬件划分改进算法。根据实际情况分析了软硬件划分问题的特点,从统一编程模型和软硬件协同函数库着手,将划分粒度控制在过程级(函数),采用有...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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高效的可重构系统资源管理方法研究

可重构片上系统(Reconfigurable System-on-Chip,RSoC)由于具有性能、灵活性双高的特点和较高的性价比,越来越受到嵌入式系统设计人员的青睐。动态重构技术是可重构领域的最新技术,在它的支持下,使用少量硬件资源即可实现大量硬件任务,因此受到越来越广泛的关注。可重构操作系统(Operation System for Reconfigurable System,OS4RS)为可重构片上系统提供基本的编程模型和资源管理机制,需要对可重构资源进行管理、对软硬件任务进行调度。本文基于可重构片上系统和动态重构技术,研究可重构操作系统中的资源管理算法和任务调度策略,取得了如下成果:1.提出了一种基于搜索路径优化的可重构系统资源管理算法,即边界-跳跃算法。该算法采用分组和跳跃的方式来加快对硬件任务有效放置位置搜索的速度。同时还引入任务当前有效放置与片上已运行任务的邻接面积作为放置优化的重要依据,以提高任务放置的成功率。实...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
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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>>

湖南大学
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可重构片上系统的软硬件协同设计方法研究

可重构片上系统(Reconfigurable System-on-Chip, RSoC)包含不同结构、不同功能的多种模块,形成一个异构多处理单元的系统结构,因而兼具了功能灵活和运算快速的特点。RSoC的系统功能既可以采用软件实现,也可以通过硬件完成,具体方案需根据系统的性能、功耗、成本等因素决定,这使得其设计过程必然是软硬件协同进行的,其中涉及的问题包括软硬件功能描述、软硬件划分、软硬件综合、软硬件模拟及验证等。另外,近年来,动态部分重构技术由于可实现对硬件资源的分时复用,在提高灵活性的同时降低系统成本,同样成为RSoC设计领域的研究热点。针对当前面向RSoC的设计过程中自动化程度低、编程不透明、可重构资源难以有效利用等问题,并结合可编程器件能够根据应用需求动态配置芯片结构的特点,本文提出并实现了一套新的RSoC软硬件协同设计方法及工具,其中包括了以下几方面的成果:1.提出了一种基于过程级编程模型的RSoC软硬件协同设计自动化方...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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基于RSoC的安全加密芯片软硬件划分方法研究

安全加密芯片是信息系统的重要组成部分,在保障军事、金融、企业、个人信息安全方面起着重要作用。由于FPGA设计灵活、开发周期短,使得以可重构片上系统(Reconfigurable System-on-Chip,RSoC)为基础的可重构安全芯片受到越来越多的关注。有效的软硬件划分方法能够更好地利用安全RSoC系统中微处理器核与可重构逻辑两种不同的计算资源发挥RSoC的性能优势,因而以RSoC为基础的可重构安全加密芯片的软硬件划分具有十分重要的研究意义。安全加密芯片在自身防护时所附加的冗余设计往往对系统功能模块的实现存在影响。本文针对软件掩码和行波双轨逻辑技术(Wave Dynamic Differential Logic,WDDL)两种抗功耗攻击技术对安全RSoC系统功能模块实现存在影响的问题,研究包含单处理器核和双处理器核两种情形下,安全RSoC系统的双路和多路软硬件划分问题,以获得在硬件资源约束下更优的系统时间性能。论文具体工作...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>