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面向媒体处理可重构系统中数据缓存结构和缓存管理策略优化

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东南大学学报（自然科学版） 2014年第6期44卷 1149-1154页

作者：刘波肖建曹鹏杨苗苗东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心南京210096

研究并提出了一种基于二维访问机制的数据缓存结构（2D Cache）及其更新管理策略．该缓存结构可以在控制硬件存储开销的同时，有效提升可重构系统的数据访存效率．实验结果表明，仅需4 KB的数据缓存开销，可重构系统的访存性能提升了29... 详细信息

研究并提出了一种基于二维访问机制的数据缓存结构（2D Cache）及其更新管理策略．该缓存结构可以在控制硬件存储开销的同时，有效提升可重构系统的数据访存效率．实验结果表明，仅需4 KB的数据缓存开销，可重构系统的访存性能提升了29.16％～35.65％，并且对于不同标准的媒体处理算法都能获得较好的优化效果，具有很好的适应性．芯片实测结果表明，采用所述数据缓存设计方案的可重构系统可以在200 MHz下满足1080p＠30fps的实时解码需求，与国际同类架构相比，性能提高了1.8倍以上．

关键词：可重构系统数据缓存结构缓存管理策略

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基于簇的层次敏感的可重构系统任务划分算法

计算机辅助设计与图形学学报 2006年第5期18卷 667-673页

作者：周博邱卫东谌勇辉彭澄廉复旦大学计算机与信息技术系上海200433

对于可重构计算中面积约束条件下的任务划分问题,提出一种基于簇的、层次敏感的划分LSCBP算法.该算法按照依赖优先、最早最先和碎片利用三原则构造了新的启发函数ASLevel,能够跟踪节点分配过程并进行动态调整;它克服了CBP算法机械选取... 详细信息

对于可重构计算中面积约束条件下的任务划分问题,提出一种基于簇的、层次敏感的划分LSCBP算法.该算法按照依赖优先、最早最先和碎片利用三原则构造了新的启发函数ASLevel,能够跟踪节点分配过程并进行动态调整;它克服了CBP算法机械选取节点进行划分的缺点,同时算法复杂度也增大到O{|V|2+|E|}.对随机生成的任务图(节点数小于250)的划分实验表明:对于相同的DAG,LSCBP算法能够比CBP算法获得更少的任务簇(可重构资源需求量)和簇间有向边(通信代价).

关键词：可重构系统有向无环图图划分任务簇 FPGA

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基于构件运算的可重构系统代数模型

软件学报 2012年第10期23卷 2735-2745页

作者：袁博汪斌强 r国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

可重构系统是指一个系统由构件组成,随着构件被替换以及组合拓扑关系的变化,系统表现出不同的功能.针对可重构系统在形式化和重构建模方面的不足,用代数学方法对可重构构件、构件组合、可重构系统的属性和行为特征进行抽象,把构件组合... 详细信息

可重构系统是指一个系统由构件组成,随着构件被替换以及组合拓扑关系的变化,系统表现出不同的功能.针对可重构系统在形式化和重构建模方面的不足,用代数学方法对可重构构件、构件组合、可重构系统的属性和行为特征进行抽象,把构件组合定义成构件的"运算"实现,结合进程代数中算子的概念,定义了多种构件组合运算,建立了可重构系统的代数模型.在代数模型基础上,提出了重构建模和重构范式,为可重构系统提供理论支持,最后介绍了应用案例.

关键词：构件构件组合可重构系统进程代数重构建模

一种面向雷达应用可重构系统中的数据缓存结构和管理机制

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上海交通大学学报 2017年第5期51卷 628-635页

作者：刘波王晓彤张冬明葛伟琪东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心南京210096

针对面向雷达应用可重构系统中数据访存冲突严重、访存效率低等问题,设计了一种片上层次化缓存结构,并提出基于多存储体的线性步长可变的数据管理机制,通过建立计算阵列与各个存储体之间可配置的逻辑映射关系,有效降低了多个计算阵列并... 详细信息

针对面向雷达应用可重构系统中数据访存冲突严重、访存效率低等问题,设计了一种片上层次化缓存结构,并提出基于多存储体的线性步长可变的数据管理机制,通过建立计算阵列与各个存储体之间可配置的逻辑映射关系,有效降低了多个计算阵列并行工作时产生的访存冲突,提高了计算阵列的数据吞吐率,从而提高了可重构系统的数据访存性能.结果表明,该方案在有效控制硬件开销的同时,极大地提升了可重构系统的数据访存性能,以256~64×210快速傅里叶变换为例,与经典并行缓存机制相比,可重构系统的数据访存性能提升了26.09%~54.60%.

关键词：可重构系统数据缓存结构数据管理机制

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可重构系统在线任务预约重调度算法

计算机工程 2011年第8期37卷 271-274页

作者：刘沙周学功王颖王伶俐复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海201203

针对可重构系统的任务调度问题,提出一种基于最小裕度优先策略的在线任务预约重调度算法。该算法在任务预约的基础上,对预约失败的任务和已预约的任务按特定优先策略进行重调度。仿真实验结果显示,在正常负载率区间中,该算法有效降低了... 详细信息

针对可重构系统的任务调度问题,提出一种基于最小裕度优先策略的在线任务预约重调度算法。该算法在任务预约的基础上,对预约失败的任务和已预约的任务按特定优先策略进行重调度。仿真实验结果显示,在正常负载率区间中,该算法有效降低了任务拒绝率,且运行开销较小。

关键词：在线任务调度可重构系统预约重调度最小裕度优先策略

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可重构系统重构过程的两种优化技术

计算机应用 2009年第B12期29卷 201-202页

作者：朱琳杭德全国家数字交换系统工程技术研究中心郑州450002

可重构系统以其灵活性和高效性得到了越来越多的关注,但是随着可重构逻辑器件规模的不断扩大,配置文件的相应增加,导致重构时延过长,使得可重构系统的重构时延成了可重构系统的瓶颈。介绍了两种缓解这一问题的优化技术。

关键词：可重构系统配置压缩配置缓存抖动

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可重构系统硬件任务布局布线技术研究

可重构系统硬件任务布局布线技术研究

作者：肖庆辉解放军信息工程大学

学位级别：硕士

可重构系统中,良好的硬件任务布局布线算法能够将更多的任务同时布局到可重构器件上,并对有通信需要的任务进行布线连通,加快系统执行任务的进程,提高器件的资源利用率。随着芯片工艺不断改进,可重构FPGA所提供逻辑资源的种类和规模的... 详细信息

可重构系统中,良好的硬件任务布局布线算法能够将更多的任务同时布局到可重构器件上,并对有通信需要的任务进行布线连通,加快系统执行任务的进程,提高器件的资源利用率。随着芯片工艺不断改进,可重构FPGA所提供逻辑资源的种类和规模的迅速增加使其内部结构异质化,原有基于同质器件模型的任务布局布线算法已不再适应异质化的器件结构;又任务在器件内动态增添和删除,造成器件内空闲资源碎片化,影响了后续任务的布局布线。因此,研究异质可重构器件模型下的硬件任务布局布线算法和碎片量化方法具有重要意义。本文在分析可重构FPGA内部结构基础之上,改进了已有的异质可重构器件模型与硬件任务模型,提出了一种能够对多类型硬件任务同时布局布线的算法DRS-TCW,最后提出了一种支持FCTD碎片连续度量化方法的硬件任务布局处理方案。主要研究内容如下: 1.改进了已有的异质可重构器件模型与硬件任务模型,分别用数值矩阵和邻接矩阵对器件与任务模型进行描述。在分析可重构FPGA内部结构和部分重构技术之后,改进了异质的器件与任务模型,基于任务间的通信需要对任务进行了分类。通过数据结构设计,分别用数值矩阵和邻接矩阵对器件的使用状态和任务间的通信联系进行了数学描述,有效实现了对逻辑资源和任务的数字化管理,为后续研究任务布局布线算法奠定了基础。 2.提出了一种能够对多类型硬件任务同时布局和布线的算法DRS-TCW。深入分析任务布局和布线的资源需求,在任务队列设置分类窗口TCW,统筹兼顾各子队列中任务的资源需求,任务类型不同布局策略不同,并对关联任务进行方向性的DRS布线搜索连通。仿真表明,与FF算法相比,DRS-TCW算法提高了器件的资源利用率,并且具有较高的布线连通率。 3.提出了一种基于三维装箱模型的碎片连续度三维量化方法FCTD。该方法对任务布局造成的资源碎片进行三维抽象,从三维角度对碎片的连续度进行量化,并用量化结果指导后续任务的布局。仿真表明,该方法减少了布局碎片的产生,有效提高了器件资源利用率。 4.提出了一种支持FCTD碎片量化方法的硬件任务布局处理方案。将FCTD方法应用到任务的布局过程中,对不同类型任务进行区别性量化,进一步提高了系统的资源利用率。

关键词：可重构系统异质模型关联任务布局布线碎片量化任务布局处理方案

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可重构系统的调度算法研究

计算机工程与应用 2014年第22期50卷 54-58,72页

作者：李兰英王峰哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150080

根据重构系统的需要,提出了一种适合动态可重构系统的混合调度映射算法。采用图分割理论的方式对任务进行描述,并建立了动态可重构模式。该算法是一种在可重构硬件平台上多核应用的混合调度映射算法,即将每一个应用程序看作一个程序核,... 详细信息

根据重构系统的需要,提出了一种适合动态可重构系统的混合调度映射算法。采用图分割理论的方式对任务进行描述,并建立了动态可重构模式。该算法是一种在可重构硬件平台上多核应用的混合调度映射算法,即将每一个应用程序看作一个程序核,利用程序核之间的相关信息,尽可能减少可重构造成的系统时间开销。实验结果证明,所提出的算法能够有效地完成图分割到可重构系统的时空映射,与其他算法相比性能较高。

关键词：可重构系统混合调度算法数据流图映射

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可重构系统中的任务划分和任务调度的研究

可重构系统中的任务划分和任务调度的研究

作者：马平河北工业大学

学位级别：硕士

近年来,可重构硬件技术及其相关设计、开发工具的飞速发展使得动态重构计算逐渐走向实用化。FPGA技术的发展使其能够在运行时对芯片进行动态部分重构,对动态重构计算系统的实用化提供了良好的硬件基础。但相对于FGPA芯片时钟速度的提高... 详细信息

近年来,可重构硬件技术及其相关设计、开发工具的飞速发展使得动态重构计算逐渐走向实用化。FPGA技术的发展使其能够在运行时对芯片进行动态部分重构,对动态重构计算系统的实用化提供了良好的硬件基础。但相对于FGPA芯片时钟速度的提高来说,当前的重构开销仍然影响系统性能的关键因素。在FPGA动态自重构机制的基础上,通过对现有可重构计算系统结构的研究分析,论文提出了单个微处理器和单个FPGA芯片构成的动态自重构计算系统结构。可重构硬件的动态部分重构能力打破了硬件的传统应用模式,传统的软硬件划分方法已经不能满足动态重构计算系统的需求。论文在分析总结各种软硬件划分算法的基础上,考虑了动态重构和重构延时等可重构硬件逻辑带来的新特征,提出了新的任务划分和任务调度算法。在动态重构计算系统中,首先将一个大规模应用分解成粒度大小合适并且具有约束关系的多个子任务,然后根据各个子任务之间的执行先后的约束关系,画出一个表示任务约束关系的有向无环图。对于该任务图论文中的任务划分采用基于遗传算法、遗传算法和爬山算法的融合算法和模拟退火算法的划分算法来得到一个划分结果,并使用动态优先级调度算法对划分结果进行评价,有效地实现了动态重构计算系统中的任务划分与调度。最后,论文进行了性能分析和实验结果比较。实验表明,算法取得的划分能够有效地最小化应用程序的执行时间。论文对可重构系统中的任务划分和调度的发展做出了有益的探索。

关键词：可重构系统任务划分任务调度遗传算法模拟退火算法