專利名稱：動態(tài)可重構(gòu)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種動態(tài)可重構(gòu)裝置，特別是細(xì)粒度動態(tài)可重構(gòu)裝置。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)1 "專利號為US20070162529的美國專利"公開了一種動態(tài)可重構(gòu)電路。該 裝置由多片F(xiàn)PGA、存儲模塊、互聯(lián)模塊、磁盤陣列構(gòu)成。其中存儲模塊及磁盤陣列模塊負(fù)責(zé) 數(shù)據(jù)存儲，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)電路的重構(gòu)、計算任務(wù)，互聯(lián)模塊負(fù)責(zé)各個模塊之間的連接。存在一個 控制模塊，該控制模塊向FPGA提供電能并控制FPGA配置，配置信息包包括FPGA的配置文 件、連接開關(guān)部件的初始化信息以及描述每個FPGA反饋信號的腳本。該裝置可以實現(xiàn)大規(guī) 模的動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)，對特殊計算需求的任務(wù)進(jìn)行加速。但是該裝置的FPGA配置策略比較 簡單，無法對重構(gòu)的電路進(jìn)行復(fù)用。 文獻(xiàn)2 "專利號為US20090106341的美國專利"公開了一種動態(tài)可重構(gòu)的基帶處 理裝置。該裝置由PN碼生成部件、旋轉(zhuǎn)因子生成部件、系數(shù)存儲器、輸入數(shù)據(jù)存儲器、輸出 數(shù)據(jù)存儲器、延遲部件、復(fù)雜乘法部件、復(fù)雜加法部件、復(fù)雜減法部件及控制部件組成。該控 制部件通過控制各個部件之間的互聯(lián)關(guān)系達(dá)到電路的動態(tài)可重構(gòu)。通過控制可重構(gòu)處理模 塊，可以選擇性地實現(xiàn)基2蝶形運算核、PN相關(guān)器、自動相關(guān)器及復(fù)雜加法器。該動態(tài)可重 構(gòu)裝置采用了粗粒度的可重構(gòu)，各個重構(gòu)電路的結(jié)構(gòu)不同，因此無法達(dá)到電路復(fù)用，導(dǎo)致該 動態(tài)可重構(gòu)電路的資源利用率較低，無法靈活地實現(xiàn)任務(wù)的動態(tài)可重構(gòu)。 文獻(xiàn)3 "專利號為US20070113054的美國專利"公開了一種大粒度的動態(tài)可重構(gòu) 系統(tǒng)。該裝置中，處理單元采用行的形式相互連接，通過設(shè)置行模式，可以實現(xiàn)流水或者并 行的處理模式。由于選擇了合適的粒度、有限的互聯(lián)資源、數(shù)據(jù)分布電路，可以在一個周期 內(nèi)實現(xiàn)局部或者常規(guī)的組件重構(gòu)。該發(fā)明實現(xiàn)了一種同構(gòu)、快速的動態(tài)可重構(gòu)，為可重構(gòu)資 源的管理、重構(gòu)優(yōu)化帶來了可能。但是，該裝置的重構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，無法有效提高面向?qū)?用領(lǐng)域的大規(guī)模電路重構(gòu)的電路計算能力。 參照圖6，公知的動態(tài)可重構(gòu)裝置包括主處理器、部分可重構(gòu)單元及存儲器。部 分可重構(gòu)單元是一種結(jié)構(gòu)可配置的芯片，能夠通過重構(gòu)配置實現(xiàn)多種電路結(jié)構(gòu)，一般采用 FPGA實現(xiàn)。部分可重構(gòu)單元的特點為可配置芯片內(nèi)的某一區(qū)域可以在其它區(qū)域工作的同 時，重構(gòu)為不同的電路結(jié)構(gòu)，一般將芯片上重構(gòu)的電路稱為任務(wù)。部分可重構(gòu)單元的任務(wù)重 構(gòu)及工作由主處理器管理。主處理器對部分可重構(gòu)單元的資源做出規(guī)劃，管理可重構(gòu)單元 中任務(wù)的布局、重構(gòu)及釋放。任務(wù)的重構(gòu)包括處理器將配置信息從存儲器中加載到可重構(gòu) 單元，可重構(gòu)單元根據(jù)配置信息對其相關(guān)資源做出配置。重構(gòu)好的任務(wù)可進(jìn)行具體的計算。 該動態(tài)可重構(gòu)裝置的性能由任務(wù)重構(gòu)時間及運行速度兩方面決定。

發(fā)明內(nèi)容為了減少傳統(tǒng)動態(tài)可重構(gòu)裝置的平均重構(gòu)時間，提高可重構(gòu)電路的性能，本實用 新型提供一種動態(tài)可重構(gòu)裝置，在可重構(gòu)電路中構(gòu)建了回收Cache,回收Cache對部分可重構(gòu)單元上任務(wù)的歷史信息自動進(jìn)行記錄，主處理器借助回收Cache對部分可重構(gòu)單元的任
務(wù)進(jìn)行重復(fù)使用，可以減少任務(wù)的重構(gòu)次數(shù)，降低任務(wù)的平均重構(gòu)時間。 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種動態(tài)可重構(gòu)裝置，包括主處
理器、存儲器、部分可重構(gòu)單元，其特點還包括回收Cache,所述回收Cache中包含一個任務(wù)
存儲單元、一個輸出接口及一個輸入監(jiān)控接口 ，輸入監(jiān)控接口自動記錄部分可重構(gòu)單元增
加的任務(wù)，輸出接口在任務(wù)存儲單元中對主處理器提供的任務(wù)進(jìn)行查詢，有匹配的任務(wù)則
輸出到主處理器；任務(wù)存儲單元滿，則輸入監(jiān)控接口利用最近最久未使用算法淘汰一個任
務(wù)，然后記錄該任務(wù)；新增加的任務(wù)在部分可重構(gòu)單元中占據(jù)了已有任務(wù)的部分電路，造成
以后任務(wù)的污染，則輸入監(jiān)控接口自動將被污染的任務(wù)淘汰。 本實用新型的有益效果是由于采用回收Cache自動監(jiān)測、記錄部分可重構(gòu)單元 中的任務(wù)并維護(hù)任務(wù)的完整性，主處理器可以借助回收Cache對部分可重構(gòu)單元的任務(wù)進(jìn) 行多次重復(fù)使用，減少了任務(wù)的重構(gòu)次數(shù)及任務(wù)重構(gòu)時間，提高了動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)的計算 能力。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做詳細(xì)說明。
圖1是本實用新型動態(tài)可重構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是圖1中回收Cache的詳圖。 圖3是圖2中存儲單元的詳圖。 圖4是圖2中輸出接口的詳圖。 圖5是圖2中輸入監(jiān)控接口的詳圖。 圖6是公知的動態(tài)可重構(gòu)裝置結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式參照圖1 5，本實用新型在構(gòu)造上采用了與回收Cache結(jié)合的動態(tài)可重構(gòu)裝置。 整個裝置由主處理器、存儲器、部分可重構(gòu)單元及回收Cache四大部分組成。主處理器負(fù)責(zé) 動態(tài)可重構(gòu)裝置的管理，具體包括部分可重構(gòu)單元的資源規(guī)劃、重構(gòu)控制，存儲器管理，回 收Cache的查詢。存儲單元負(fù)責(zé)向主處理器及部分可重構(gòu)單元提供數(shù)據(jù)，向主處理器提供 的數(shù)據(jù)有指令及數(shù)據(jù)，向部分可重構(gòu)單元提供的數(shù)據(jù)有計算數(shù)據(jù)、配置信息。部分可重構(gòu)單 元在主處理器的控制下，從存儲單元加載配置信息，對任務(wù)進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)完成后相應(yīng)的任 務(wù)開始計算?；厥誄ache監(jiān)控部分可重構(gòu)單元中任務(wù)的變化請求，自動記錄新增的任務(wù)，淘 汰被污染的任務(wù)，主處理器通過查詢回收Cache，可以獲得部分可重構(gòu)單元中的任務(wù)歷史記 錄信息。新的任務(wù)到來，主處理器查詢回收Cache中是否存在該任務(wù)，如果存在，則不需要 對該任務(wù)進(jìn)行重構(gòu)，直接利用匹配的任務(wù)進(jìn)行計算，如果不存在，則需要在部分可重構(gòu)單元 中重構(gòu)該任務(wù)，然后才能計算。 整個電路的信息流向為新的任務(wù)到來，主處理器查詢回收Cache中是否有該任 務(wù)的記錄，如果有，則利用記錄的任務(wù)直接計算，如果沒有，則需要在部分可重構(gòu)單元中重 構(gòu)該任務(wù)，重構(gòu)完成后進(jìn)行計算?；厥誄ache記錄部分可重構(gòu)單元內(nèi)所有重構(gòu)的任務(wù)信息。 動態(tài)可重構(gòu)裝置進(jìn)行動態(tài)可重構(gòu)計算的方法具體如下[0019] (1)動態(tài)可重構(gòu)裝置初始化。 (a)新的任務(wù)到來，主處理器將該任務(wù)的詳細(xì)信息傳輸給回收Cache,回收Cache 查詢其任務(wù)存儲單元中是否有相同的任務(wù)。 (b)如果回收Cache中有相同任務(wù)，回收Cache將該任務(wù)的詳細(xì)信息傳輸給主處理 器，主處理器利用已有的任務(wù)進(jìn)行計算。
(c)如果回收Cache中無相同任務(wù)，主處理器在部分可重構(gòu)單元中重構(gòu)該任務(wù)。
(d)回收Cache監(jiān)控主處理器的任務(wù)重構(gòu)結(jié)果。如果重構(gòu)的任務(wù)在部分可重構(gòu)單 元中占據(jù)了其它任務(wù)的部分電路，則將被占據(jù)的任務(wù)記錄從回收Cache中刪除。 (e)回收Cache記錄任務(wù)重構(gòu)結(jié)果。如果回收Cache中任務(wù)存儲單元滿，則替換掉 一個任務(wù)記錄，將該任務(wù)重構(gòu)結(jié)果記錄在任務(wù)存儲單元中，否則直接記錄到任務(wù)存儲單元。 從執(zhí)行流程上可以看出，該裝置有以下幾個特點首先，在進(jìn)行任務(wù)重構(gòu)之前，主 處理器先在回收Cache中檢查是否存在該任務(wù)，如果存在該任務(wù)則不需要任務(wù)的哦重構(gòu)， 否則才進(jìn)行重構(gòu)，減少了系統(tǒng)運行中任務(wù)的哦重構(gòu)次數(shù)，降低了總的任務(wù)重構(gòu)時間，提高了 動態(tài)可重構(gòu)裝置的計算能力。回收Cache檢查任務(wù)的重構(gòu)、執(zhí)行情況，自動記錄部分可重構(gòu) 單元的任務(wù)信息，因此不會影響主處理器及部分可重構(gòu)單元的運行。
權(quán)利要求一種動態(tài)可重構(gòu)裝置，包括主處理器、存儲器、部分可重構(gòu)單元，其特征在于還包括回收Cache，所述回收Cache中包含一個任務(wù)存儲單元、一個輸出接口及一個輸入監(jiān)控接口，輸入監(jiān)控接口自動記錄部分可重構(gòu)單元增加的任務(wù)，輸出接口在任務(wù)存儲單元中對主處理器提供的任務(wù)進(jìn)行查詢，有匹配的任務(wù)則輸出到主處理器；任務(wù)存儲單元滿，則輸入監(jiān)控接口利用最近最久未使用算法淘汰一個任務(wù)，然后記錄該任務(wù)；新增加的任務(wù)在部分可重構(gòu)單元中占據(jù)了已有任務(wù)的部分電路，造成以后任務(wù)的污染，則輸入監(jiān)控接口自動將被污染的任務(wù)淘汰。
專利摘要本實用新型公開了一種動態(tài)可重構(gòu)裝置，包括主處理器、存儲器、部分可重構(gòu)單元，其特點還包括回收Cache，所述回收Cache中包含一個任務(wù)存儲單元、一個輸出接口及一個輸入監(jiān)控接口，輸入監(jiān)控接口自動記錄部分可重構(gòu)單元增加的任務(wù)，輸出接口在任務(wù)存儲單元中對主處理器提供的任務(wù)進(jìn)行查詢，有匹配的任務(wù)則輸出到主處理器；任務(wù)存儲單元滿，則輸入監(jiān)控接口利用最近最久未使用算法淘汰一個任務(wù)；新增加的任務(wù)在部分可重構(gòu)單元中占據(jù)了已有任務(wù)的部分電路，造成以后任務(wù)的污染，則輸入監(jiān)控接口自動將被污染的任務(wù)淘汰。由于采用回收Cache自動監(jiān)測、記錄部分可重構(gòu)單元中的任務(wù)，提高了動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)的計算能力。
文檔編號G06F15/78GK201449610SQ20092003420
公開日2010年5月5日 申請日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者張盛兵, 張萌, 樊曉椏, 王黨輝, 田杭沛, 鄭然 , 高德遠(yuǎn), 魏廷存, 黃小平 申請人:西北工業(yè)大學(xué)