可重配置硬件系统调度算法的模拟与分析

作     者：高帅鸿 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓庆绪

授予年度：2008年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：FPGA 实时系统 可调度性分析 模拟 形式化校验 模型检测 

摘      要：可编程逻辑门阵列FPGA器件已成为嵌入式系统设计领域关注的热点,同时一些计算密集型任务可以在FPGA上灵活的实现并执行。硬件任务使传统的软硬件协同设计领域发生了重大变革。实时调度算法是实时系统中的关键而且调度分析是实时应用设计的必经步骤。 动态可重构FPGA允许硬件任务运行时动态放置及移出。动态可重构FPGA上硬件任务的调度对传统的实时调度理论带来挑战,到目前为止还没有像软件任务一样成熟的调度算法。 本文设计和实现一个动态可重配置系统硬件任务实时调度的模拟与分析工具。该工具将抽象可重构计算系统的主要特征,允许用户在其上建立不同类型的调度算法,并对调度算法的各方面性能进行评估,为支持动态可重构计算的操作系统研究提供便利。 本文讨论了实时调度算法目前两种主要验证方法：系统模拟验证、形式化校验方法(定理推导方法,模型验证方法)。提出了动态可重构FPGA上可调度性分析的模拟原理和方法以及模型检测的自动机模型的建立方法。然后讨论了一种动态可重配置系统实时调度的模拟与分析工具--VeriTool的详细设计与实现。最后使用VeriTool进行实验分析得出各验证方法的性能评估,并给出了各方法具体的应用场景。