用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器和管理方法，包括配置信息緩存單元，配置信息預(yù)取控制模塊，配置信息更新控制模塊，配置信息解析模塊，配置信息發(fā)送控制模塊，以及配置信息讀寫接口模塊。本發(fā)明提高了復(fù)雜可重構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)重構(gòu)效率。
【專利說明】用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及嵌入式可重構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體地，涉及一種可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器和管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)的發(fā)展，尤其是大規(guī)模高性能的可編程器件的出現(xiàn)、軟硬件設(shè)計方法和設(shè)計工具上的改進，可重構(gòu)計算逐漸成為國際上諸多領(lǐng)域中一個新的研究熱點.可重構(gòu)計算的本質(zhì)是利用可編程器件可多次重復(fù)配置邏輯狀態(tài)的特性，在運行時根據(jù)需要動態(tài)改變系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，從而使系統(tǒng)兼具靈活、簡捷、硬件資源可復(fù)用、易于升級等多種優(yōu)良性能.可重構(gòu)系統(tǒng)大多由可重構(gòu)硬件和管理硬件功能重構(gòu)的可重構(gòu)配置控制單元構(gòu)成?？芍貥?gòu)配置控制單元，通過更新可重構(gòu)硬件上的配置信息，將算法應(yīng)用中所包含的各個子任務(wù)，映射到可重構(gòu)硬件中的各個計算單元上。可重構(gòu)硬件可以采用FPGA的細(xì)粒度邏輯單元，也可以采用特定功能的粗粒度模塊，使得硬件功能的執(zhí)行更加靈活，軟硬件之間的鴻溝更加不明顯，硬件任務(wù)可以根據(jù)需求像軟件任務(wù)一樣靈活的調(diào)用和配置。
[0003]可重構(gòu)計算已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速數(shù)字濾波器、圖像壓縮、密碼處理、硬件演化計算、定制計算(Custom Computing)、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域.隨著各類軟件應(yīng)用的要求越來越高，現(xiàn)今對可重構(gòu)系統(tǒng)的性能要求也越來越高?？芍貥?gòu)系統(tǒng)的工作性能由可重構(gòu)硬件的計算性能和重構(gòu)性能共同決定，計算性能反映各個子任務(wù)在可重構(gòu)硬件上的執(zhí)行效率，重構(gòu)性能反映在可重構(gòu)硬件上實現(xiàn)各個子任務(wù)功能切換的重構(gòu)效率。在計算性能不變的情況下，提高可重構(gòu)系統(tǒng)工作性能的關(guān)鍵是提高可重構(gòu)系統(tǒng)的硬件重構(gòu)效率。但局部動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)如何利用算法應(yīng)用的特點來提高可重構(gòu)系統(tǒng)中硬件的重構(gòu)效率已經(jīng)成為了制約可重構(gòu)技術(shù)發(fā)展的一個因素。
[0004]在可重構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計中，通常會根據(jù)可重構(gòu)陣列的請求來向其發(fā)送配置信息，而配置信息常常存儲在配置信息緩存中，因此如何高效完成配置信息的訪問并將配置信息發(fā)送給可重構(gòu)陣列的管理方法決定了動態(tài)重構(gòu)的效率。傳統(tǒng)的可重構(gòu)系統(tǒng)中會根據(jù)可重構(gòu)陣列的配置信息訪問請求，按時間先后順序逐一響應(yīng)，具體過程為，解析配置信息訪問請求得到配置信息地址，根據(jù)配置信息地址到配置信息緩存單元中讀取配置信息，再將讀到的配置信息發(fā)送給發(fā)出配置信息訪問請求的可重構(gòu)陣列?？紤]傳統(tǒng)可重構(gòu)系統(tǒng)中的這一請求響應(yīng)過程，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前后相鄰的請求需要的配置信息相同時，仍需要到配置信息緩存單元中重復(fù)讀取配置信息，這就造成配置信息量較大、配置信息重復(fù)率高的情況下，配置信息的訪問請求響應(yīng)速度慢，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器和管理方法，提高復(fù)雜的可重構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)效率。
[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案為一種用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器，包括配置信息緩存單元，配置信息預(yù)取控制模塊，配置信息更新控制模塊，配置信息解析模塊，配置信息發(fā)送控制模塊，以及配置信息讀寫接口模塊；
[0007]所述配置信息緩存單元:用于緩存一段時間內(nèi)可能被某個或某幾個可重構(gòu)陣列使用的配置信息；
[0008]所述配置信息預(yù)取控制模塊:用于控制配置信息讀寫接口從外部存儲器讀取配置信息存入到所述配置信息緩存單元中；
[0009]所述配置信息更新控制模塊:用于控制配置信息緩存單元中配置信息的更新；
[0010]所述配置信息解析模塊:用于解析可重構(gòu)陣列發(fā)送到配置信息讀寫接口的配置信息訪問請求；
[0011]所述配置信息發(fā)送控制模塊:用于控制配置信息讀寫接口同時發(fā)送配置信息到某個或某幾個可重構(gòu)陣列；
[0012]所述配置信息讀寫接口:用于與外部存儲器建立通信，來進行配置信息的讀寫操作。
[0013]進一步的，所述配置信息解析模塊包括配置信息訪問請求緩存單元和配置信息地址解析單元；
[0014]所述配置信息訪問請求緩存單元:用于緩存一段時間內(nèi)某個或某幾個可重構(gòu)陣列發(fā)送的配置信息訪問請求；
[0015]所述配置信息地址解析單元:用于比較所述配置信息訪問請求緩存單元中的配置信息地址。
[0016]進一步的，所述配置信息訪問請求緩存單元按照發(fā)送配置信息訪問請求的時間先后順序來存儲一段時間內(nèi)某個或某幾個可重構(gòu)陣列發(fā)送的配置信息訪問請求，存儲內(nèi)容包括每次配置信息訪問請求的配置信息地址以及發(fā)出請求的可重構(gòu)陣列編號。
[0017]進一步的，所述配置信息地址解析單元每次從配置信息訪問請求緩存單元中讀取一個配置信息訪問請求，若本次的配置信息地址與前次配置信息地址相同，則繼續(xù)解析下一個配置信息訪問請求，若本次的配置信息地址與前次配置信息地址不相同，則按照前次配置信息的地址從配置信息緩存單元中讀取配置信息，發(fā)送給對應(yīng)的可重構(gòu)陣列。這樣，對時間上前后相鄰的多次相同配置信息的訪問請求只需響應(yīng)一次，減少了配置信息的訪問次數(shù)和訪問時間，提高了可重構(gòu)系統(tǒng)的配置速度，從而提高了復(fù)雜的可重構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)重構(gòu)效率。
[0018]本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案為一種利用如上所述用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器的管理方法，包括如下步驟:
[0019](I)可重構(gòu)陣列向所述的重構(gòu)控制器發(fā)送配置信息訪問請求；
[0020](2)重構(gòu)控制器將接收到的配置信息訪問請求按照時間先后有序存入配置信息解析模塊的配置信息訪問請求緩存單元中；
[0021 ] (3)配置信息解析模塊中的配置信息地址解析單元從配置信息訪問請求緩存單元中讀取一個配置信息訪問請求；[0022](4)配置信息地址解析單元從配置信息訪問請求中解析出配置信息地址,如果配置信息地址與前次請求的配置信息地址相同，轉(zhuǎn)到步驟(3)，繼續(xù)解析下一個配置信息訪問請求；否則，轉(zhuǎn)到步驟(5)，按照前次請求的配置信息地址到配置信息緩存單元中讀取配置信息；
[0023](5)配置信息地址解析單元將讀取到的配置信息通過配置信息發(fā)送控制模塊發(fā)送給需要的可重構(gòu)陣列。
[0024]有益效果:本發(fā)明通過提供一種用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器，使得可重構(gòu)系統(tǒng)能夠高效地響應(yīng)可重構(gòu)陣列發(fā)送的配置信息訪問請求，改變了傳統(tǒng)的可重構(gòu)系統(tǒng)中響應(yīng)配置信息訪問請求的管理方式，從而提高了復(fù)雜可重構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)重構(gòu)效率。
[0025]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實施例所述的用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為配置信息解析模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實施例所述的用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的管理方法流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0030]如圖1所示，用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器，包括:配置信息緩存單元:用于緩存一段時間內(nèi)可能被某個或某幾個可重構(gòu)陣列使用的配置信息；配置信息預(yù)取控制模塊:用于控制接口從外部存儲器讀取配置信息存入到上述配置信息緩存單元中；配置信息更新控制模塊:用于控制配置信息緩存單元中配置信息的更新；配置信息解析模塊:用于解析可重構(gòu)陣列發(fā)送到配置信息讀寫接口(簡稱“接口”)的配置信息訪問請求；配置信息發(fā)送控制模塊:用于控制接口同時發(fā)送配置信息到某個或某幾個可重構(gòu)陣列；配置信息讀寫接口:用于與片外存儲器(即為前述的“外部存儲器”)建立通信，來進行配置信息的讀寫操作。
[0031]其中，配置信息解析模塊的硬件結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括:配置信息訪問請求緩存單元:用于緩存一段時間內(nèi)某個或某幾個可重構(gòu)陣列發(fā)送的配置信息訪問請求；配置信息地址解析單元:用于比較上述配置信息訪問請求緩存單元中的配置信息地址。
[0032]如圖3所示，可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的管理方法，包括如下5個步驟:
[0033](I)可重構(gòu)陣列向所述的重構(gòu)控制器發(fā)送配置信息訪問請求信號；
[0034](2)重構(gòu)控制器將接收到的配置信息訪問請求按照時間先后有序存入配置信息解析模塊的配置信息訪問請求緩存單元中；
[0035]( 3)配置信息解析模塊中的配置信息地址解析單元從配置信息訪問請求緩存單元中讀取一個配置信息訪問請求(簡稱“訪問請求；
[0036](4)從訪問請求中解析出配置信息地址，如果配置信息地址與前次請求的配置信息地址相同，轉(zhuǎn)到步驟(3)，繼續(xù)解析下一個訪問請求；否則，轉(zhuǎn)到步驟(5)，按照前次請求的配置信息地址到配置信息緩存單元中讀取配置信息；
[0037](5)將讀取到的配置信息通過配置信息發(fā)送控制模塊發(fā)送給需要的可重構(gòu)陣列。
[0038]如圖1所示，H.264協(xié)議的高清數(shù)字視頻解碼(H.264 1080pi30fps HiPiLevel4)采用了本發(fā)明所提出的可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器及管理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)
H.264 1080pi30fps HiPiLevel4的高清視頻解碼要求。
[0039]該重構(gòu)控制器包括:配置信息緩存、配置信息預(yù)取控制硬件邏輯模塊、配置信息更新控制硬件邏輯模塊、配置信息解析硬件邏輯模塊、配置信息發(fā)送控制硬件邏輯模塊、可重構(gòu)陣列、配置信息讀寫接口、AHB (Advanced High Performance Bus,高級高性能總線)總線。配置信息緩存通過32bit的AHB總線、配置信息讀寫接口與外部存儲器相連接，外部存儲器選用最常用的嵌入式外部存儲器DDR2 SDRAM,支持64bit的數(shù)據(jù)訪問位寬，具有良好的性價比以及能耗比；RCA共有4個，每個RCA均含有8X8個PE。對于該驗證系統(tǒng)，對應(yīng)的每套配置信息的地址寬度為14bit,大小為1KByte。配置信息訪問請求緩存單元寬度為17bit，其中可重構(gòu)陣列編號4bit，配置信息地址13bit ;深度為8，可存儲8個可重構(gòu)陣列的配置信息訪問請求。配置信息緩存單元包含32個存儲塊,可存儲32套配置信息。配置信息緩存單元與RCA之間的配置信息讀寫接口的位寬為512bit。作為對比實驗，設(shè)置了一個對比驗證系統(tǒng)，與上述驗證系統(tǒng)的區(qū)別在于去除了配置信息解析模塊。實驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明提出的用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器結(jié)構(gòu)及管理方法，配置信息緩存的訪問次數(shù)減少30%左右，帶寬節(jié)省40%左右，使得整個性能提升35%左右。
[0040]其中可重構(gòu)陣列(ReConfigurableArray)簡稱 RCA。
[0041]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器，其特征在于，包括配置信息緩存單元，配置信息預(yù)取控制模塊，配置信息更新控制模塊，配置信息解析模塊，配置信息發(fā)送控制模塊，以及配置信息讀寫接口模塊； 所述配置信息緩存單元:用于緩存一段時間內(nèi)可能被某個或某幾個可重構(gòu)陣列使用的配置信息； 所述配置信息預(yù)取控制模塊:用于控制配置信息讀寫接口從外部存儲器讀取配置信息存入到所述配置信息緩存單元中； 所述配置信息更新控制模塊:用于控制配置信息緩存單元中配置信息的更新； 所述配置信息解析模塊:用于解析可重構(gòu)陣列發(fā)送到配置信息讀寫接口的配置信息訪問請求； 所述配置信息發(fā)送控制模塊:用于控制配置信息讀寫接口同時發(fā)送配置信息到某個或某幾個可重構(gòu)陣列； 所述配置信息讀寫接口:用于與外部存儲器建立通信，來進行配置信息的讀寫操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器，其特征在于:所述配置信息解析模塊包括配置信息訪問請求緩存單元和配置信息地址解析單元； 所述配置信息訪問請求緩存單元:用于緩存一段時間內(nèi)某個或某幾個可重構(gòu)陣列發(fā)送的配置信息訪問請求； 所述配置信息地址解析單元:用于比較所述配置信息訪問請求緩存單元中的配置信息地址。`
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器，其特征在于:所述配置信息訪問請求緩存單元按照發(fā)送配置信息訪問請求的時間先后順序來存儲一段時間內(nèi)某個或某幾個可重構(gòu)陣列發(fā)送的配置信息訪問請求，存儲內(nèi)容包括每次配置信息訪問請求的配置信息地址以及發(fā)出請求的可重構(gòu)陣列編號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器，其特征在于:所述配置信息地址解析單元每次從配置信息訪問請求緩存單元中讀取一個配置信息訪問請求，若本次的配置信息地址與前次配置信息地址相同，則繼續(xù)解析下一個配置信息訪問請求，若本次的配置信息地址與前次配置信息地址不相同，則按照前次配置信息的地址從配置信息緩存單元中讀取配置信息，發(fā)送給對應(yīng)的可重構(gòu)陣列。
5.一種利用如權(quán)利要求2所述用于實現(xiàn)可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息多發(fā)射的重構(gòu)控制器的管理方法，包括如下步驟: (1)可重構(gòu)陣列向所述的重構(gòu)控制器發(fā)送配置信息訪問請求； (2)重構(gòu)控制器將接收到的配置信息訪問請求按照時間先后有序存入配置信息解析模塊的配置信息訪問請求緩存單元中； (3)配置信息解析模塊中的配置信息地址解析單元從配置信息訪問請求緩存單元中讀取一個配置信息訪問請求； (4)配置信息地址解析單元從配置信息訪問請求中解析出配置信息地址，如果配置信息地址與前次請求的配置信息地址相同，轉(zhuǎn)到步驟(3)，繼續(xù)解析下一個配置信息訪問請求；否則，轉(zhuǎn)到步驟(5)，按照前次請求的配置信息地址到配置信息緩存單元中讀取配置信息；(5)配置信息地址解析單元將讀取到的配置信息通過配置信息發(fā)送控制模塊發(fā)送給需要的可重構(gòu)陣列。
【文檔編號】G06F15/78GK103514140SQ201310336800
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】曹鵬, 劉波, 朱婉瑜, 杜月, 胡建兵, 齊志, 楊軍 申請人:東南大學(xué)