專利名稱：可編程集成電路配置通信控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制器，尤其涉及一種在可編程集成電 路中實現(xiàn)輸入輸出數(shù)據(jù)與配置數(shù)據(jù)分離的通信控制器。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)有的計算機處理器實際上通過指令的排列可構(gòu)成無限個不 同的"有限狀態(tài)機，，，從而能實現(xiàn)計算機的數(shù)值計算與非數(shù)值計
算。而現(xiàn)有的FPGA在一次編程中可構(gòu)成一種"有限狀態(tài)機"，需 要重新編程可構(gòu)成另外一種"有限狀態(tài)機"，而現(xiàn)有帶SRAM配置 的FPGA需要幾秒鐘才能變換一種狀態(tài)，即需要幾秒鐘才能由一種 "有限狀態(tài)機"變換為另一種"有限狀態(tài)機"，顯然不能應用在 配置的處理器上。
可重構(gòu)集成電路，可實現(xiàn)快速的重新可編程，可重構(gòu)電路的 一部分電路或全部可編程電路，從而可構(gòu)成無限種"有限狀態(tài)機"， 從而實現(xiàn)了可重構(gòu)計算機處理器，它是一種圖靈機。
可重構(gòu)指令計算機的由于采用進程級或進程級指令，因此其 執(zhí)行程序的速度大大提高，利用長流水線處理，并行流水線，利 用面積換速度，執(zhí)行速度能提高幾個數(shù)量級。因為指令是可編程 的(即是可重構(gòu)的)，前一條指令完成后其可編程邏輯電路又可 重新編程為另一條可編程功能指令，因此提高了芯片的資源利用 率，實現(xiàn)了硬件可重用。因為整個電路內(nèi)電路是可重構(gòu)的，電路的利用率高，基本無"閑置電路"，因此電路的利用率高。我們 知道數(shù)字電路的頻率越高，其電路開關(guān)切換時的漏電流越大，電 源損耗也越多，數(shù)字集成電路的消耗底電源與其頻率成指數(shù)上升。 由于采用進程級、線程級指令，計算機的處理速度大大加快，因 此計算機的主頻也無需太高，因此可大大節(jié)省電能。
可重構(gòu)指令計算機由可編程集成電路、隨機存儲器、硬盤、 非易失存儲器或計算機網(wǎng)絡、鍵盤、鼠標、顯示器、輸入數(shù)據(jù)流、 輸出數(shù)據(jù)流組成。
在本設(shè)計中， 一種方案是指令流和數(shù)據(jù)流分開流入計算機，
配置指令數(shù)據(jù)流入到配置電路將可編程集成電路配置為功能處理 指令。用戶數(shù)據(jù)流流入到處理器，經(jīng)處理器處理后的數(shù)據(jù)流出計
算機。典型應用網(wǎng)絡處理器、通信處理器、移動電話處理器等； 特別是對于下一代實時互聯(lián)網(wǎng)用現(xiàn)在的處理器是無法實現(xiàn)的。
另 一種方案是存儲程序，通過硬盤或計算機網(wǎng)絡將指令流和 輸入數(shù)據(jù)流輸入計算機，由處理器的輸入電路進行處理將配置數(shù) 據(jù)輸入和用戶數(shù)據(jù)分開，配置數(shù)據(jù)對可編程集成電i 各配置為一條 或多條指令，輸入的用戶數(shù)據(jù)由硬盤或計算機網(wǎng)絡輸入給處理器 進行處理，處理后的數(shù)據(jù)通過接口回存到硬盤或計算機網(wǎng)絡。典 型應用構(gòu)成通用的計算機，如PC機、服務器等通用計算機。 三
發(fā)明內(nèi)容要解決的問題
為實現(xiàn)可重構(gòu)指令計算機的用戶數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)的混合存儲問題，實現(xiàn)可重構(gòu)指令計算機的程序存儲，實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù) 檢索，在線編譯程序，實時下載。
技術(shù)方案
可重構(gòu)指令處理器的配置電路接口 、用戶數(shù)據(jù)輸入接口 、 用戶數(shù)據(jù)輸出電路接口、硬盤接口、非易失性存儲器接口、網(wǎng) 絡接口通過通信控制器連接在一起；
通信控制器讀取硬盤、其它非易失存儲器、網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)， 通過通信控制器連接可重構(gòu)邏輯電路配置電路，對可重構(gòu)指令 進行在線重新配置；
通信控制器連接硬盤、網(wǎng)絡、非易失存儲器，實現(xiàn)可重構(gòu) 指令計算機的輸入、輸出數(shù)據(jù)與硬盤、非易失性存儲器、網(wǎng)絡 數(shù)據(jù)的互相交換；
通信控制器通過輸入數(shù)據(jù)的標志來區(qū)分輸入的數(shù)據(jù)是配 置數(shù)據(jù)還是用戶數(shù)據(jù)，如果是配置數(shù)據(jù)，則通過配置電路將配 置數(shù)據(jù)配置到可重構(gòu)集成電路中，如果是用戶數(shù)據(jù)則將數(shù)據(jù)送 到可重構(gòu)集成電路的用戶數(shù)據(jù)輸入端；
通信控制器對輸入的數(shù)據(jù)按地址進行判斷，若輸入的數(shù)據(jù) 的地址在配置數(shù)據(jù)區(qū)的則通信控制器將其送到配置電路進行 配置，若輸入的數(shù)據(jù)的地址在用戶數(shù)據(jù)區(qū)的則通信控制器將其 送至可重構(gòu)指令處理器的數(shù)據(jù)輸入端，數(shù)據(jù)可一個字一個字的 傳輸，也可以是一個數(shù)據(jù)塊傳輸。 有益效果通過對讀取的數(shù)據(jù)字增加標志或通過不同的存儲地址來 分離配置數(shù)據(jù)或用戶數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了程序存儲，用戶數(shù)據(jù)檢 索，在線編譯程序，實時下載。
四

圖l可重構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖2控制器原理框圖
圖3控制器按輸入字的標志進行控制處理的流程圖 圖4控制器按地址進行控制處理的地址分配圖
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細描述
說明可重構(gòu)指令處理器的配置電路及通信控制電路簡稱 "通信控制器"或"控制器"，在權(quán)利要求中和說明書中均這樣 表示。
實施例1可重構(gòu)指令計算機系統(tǒng)組成
圖1可重構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，101為隨機存儲器，可 為SRAM靜態(tài)隨機存儲器、SDRAM同步隨機存儲器、DDR SDRAM 雙倍時鐘同步隨機存儲器。102為顯示器，為CRT顯示器、LCD 顯示器、等離子顯示器、有機發(fā)光顯示器等。103為輸入數(shù)據(jù)流， 將待處理的數(shù)據(jù)流入處理器。104為可重構(gòu)集成電路，其集成電路的由可編程的LAB邏輯陣列塊組成或可編程CAB可配置邏輯 模塊構(gòu)成。
105為輸出數(shù)據(jù)流，將103輸入的數(shù)據(jù)流處理完后，由105 輸出；106為通信控制器，此通信控制器可在獨立為集成電路單 獨存儲在可重構(gòu)集成電路外，也可以是集成在可重構(gòu)集成電路 中，見實施例2將控制器和可重構(gòu)集成電路集成在一起；107為 鍵盤、鼠標。
108為輸入、輸出雙向數(shù)據(jù)流是為硬盤等裝置實現(xiàn)輸入數(shù) 據(jù)、輸出數(shù)據(jù)均存儲器在硬盤等設(shè)備中，輸入數(shù)據(jù)流為待處理 的數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)流為輸入數(shù)據(jù)處理完成后產(chǎn)生的結(jié)果，數(shù)據(jù) 流為雙向，在控制器的作用下實現(xiàn)，輸入數(shù)據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流 的控制、存儲，其輸入數(shù)據(jù)流與103輸入數(shù)據(jù)流是等價的，輸 出數(shù)據(jù)流與105的輸出數(shù)據(jù)流是等價的，103、 105的輸入、輸 出數(shù)據(jù)流為通信處理器工作的典型模式，如移動通信處理器、 網(wǎng)絡處理器、嵌入式處理器等；108為存儲程序和數(shù)據(jù)的典型模 式，典型應用為PC處理器、大型計算機、嵌入式式處理器等。 將數(shù)據(jù)存儲在硬盤、非易失存儲器中，從而實現(xiàn)了程序存儲， 用戶數(shù)據(jù);險索，在線編譯程序，實時下載。
109為配置程序，為單向數(shù)據(jù)，實現(xiàn)將配置lt據(jù)由控制器配 置到可重構(gòu)集成電路中。
110為輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和可重構(gòu)配置電路的配置數(shù)據(jù)的 混合數(shù)據(jù)；在控制器的控制下實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的輸入、輸出和配置數(shù)據(jù)的分離。
111為硬盤、其它非易失性存儲器或網(wǎng)絡接口，存放配置數(shù) 據(jù)、用戶數(shù)據(jù)。
104可重構(gòu)集成電路，是可重構(gòu)指令計算機的核心，109為 配置數(shù)據(jù)輸入端，將從硬盤、非易失性存儲器、網(wǎng)絡等的配置 數(shù)據(jù)，通過該接口配置到可重構(gòu)集成電路中，將可重構(gòu)指令集 成電if各配置為各種指令，用戶從103 口或108 口輸出的數(shù)據(jù)經(jīng) 104可重構(gòu)指令集成電路處理后的結(jié)果由105用戶數(shù)據(jù)輸出接口 輸出或由108接口輸出到硬盤、非易失存儲器或網(wǎng)絡接口中； 101隨機存儲器可暫存可重構(gòu)指令處理器的中間結(jié)果；102顯示 器按程序要求顯示器數(shù)據(jù)；107鍵盤或鼠標用與向可重構(gòu)指令計 算機輸入數(shù)據(jù)或指令；106控制器將由lll硬盤、非易失性存儲 器或網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分離，如果從111輸入的是配置數(shù)據(jù)，將其分離 后送到109對可重構(gòu)集成電路進行配置，如果是輸入用戶數(shù)據(jù) 將其分離后送到可重構(gòu)集成電路的用戶數(shù)據(jù)輸入端，如果是108 送來的可重構(gòu)集成電路的處理后的結(jié)果，則經(jīng)控制分離后送到 111硬盤、其它非易失存儲器或網(wǎng)絡存儲。
110為輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和可重構(gòu)配置電路的配置數(shù)據(jù)的 混合數(shù)據(jù)接口，硬盤與通信控制器接口可以是IDE接口、 SCSI 接口、 SATA接口、 USB接口；非易失性存儲器與通信控制器的 接口可以是IDE接口、 SCSI接口、 SATA接口、 USB接口、電以 太網(wǎng)接口、光以太網(wǎng)接口、 El接口、 Tl接口、 SDH々妄口；網(wǎng)絡與通信控制器的接口可以是電以太網(wǎng)接口、光以太網(wǎng)接口、 El 接口、 Tl接口、 SDH接口。
實施例2通信控制器
如圖2所示，201為可重構(gòu)集成電路；202為用戶數(shù)據(jù)輸出 數(shù)據(jù)通道；203為用戶數(shù)據(jù)輸入通道；204為可重構(gòu)集成電路配 置電路，205為配置通道；206為控制的電路；207為硬盤、非 易失存儲器、網(wǎng)絡與可重構(gòu)集成電路之間的雙向通道，可傳輸 輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)；208為硬盤、其它非易失性存 儲器或網(wǎng)絡。
通信控制器206可在程序或操作系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)輸入數(shù) 據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)的分離。
控制器電路可集成在可重構(gòu)集成電路內(nèi)，即控制器與可重 構(gòu)集成電路集成在同一個芯片內(nèi)；控制器也可以與可重構(gòu)集成 電路為兩個不同的芯片。
實施例3通信控制器的控制
控制器數(shù)據(jù)分離控制方法，在硬盤或非易失性存儲器中或 網(wǎng)絡中讀出的用戶數(shù)據(jù)或配置數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)分離，并送往不同 的電路。如果是配置數(shù)據(jù)，則將配置數(shù)據(jù)分離送給配置電路對 可重構(gòu)集成電路進行配置；如果是用戶輸入數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)傳 送到可重構(gòu)集成電路的輸入電路，讓可重構(gòu)指令計算機進行處理。
用戶數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)通過標準進行區(qū)分，在本實施例中，
存讀取的數(shù)據(jù)字最高位"0"為配置數(shù)據(jù)，最高位為'T，為用 戶數(shù)據(jù)，但不限于這種標準，只要標志能區(qū)分本數(shù)據(jù)是用戶數(shù) 據(jù)或配置數(shù)據(jù)即可。
如圖3所示為控制流程圖，301流程開始；302為輸入數(shù)據(jù) 字，將由硬盤、非易失存儲器或網(wǎng)絡上的一個數(shù)據(jù)字輸入控制 器；303為判斷輸入的數(shù)據(jù)，控制器將輸入的數(shù)據(jù)高位進行比較， 如果高位輸入的標志為"1"，則本數(shù)據(jù)作為配置數(shù)據(jù)進行處理， 將本數(shù)據(jù)去掉標志位后，送入配置電路，由配置電路配置到可 重構(gòu)指令處理器中，若高位輸入的標志為"0"，則本數(shù)據(jù)作為 用戶輸入的數(shù)據(jù)進行處理，去掉標志后送往輸入電路；304為配 置數(shù)據(jù)處理；305為用戶數(shù)據(jù)處理；306有新數(shù)據(jù)輸入碼，如果 有新的數(shù)據(jù)輸入，則轉(zhuǎn)到302繼續(xù)執(zhí)行，若無新的數(shù)據(jù)輸入則 結(jié)束本程序。
實施例4成批數(shù)據(jù)控制
如圖4所示配置數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)在硬盤、非易失存儲器是按 地址存儲的，按地址譯碼實現(xiàn)地址的判斷，產(chǎn)生控制信號控制 通信控制實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)與配置數(shù)據(jù)的分離。
401為用戶數(shù)據(jù)存儲地址0x2000000-0x27fffff，402為配置 數(shù)據(jù)存儲地址0x2800000-0x28fffff。將數(shù)據(jù)由硬盤、非易失存儲器、網(wǎng)絡中取出數(shù)據(jù)時，同時 將其存儲器地址發(fā)送給通信控制器。若取出的數(shù)據(jù)地址在
0x2000000-0x27fffff范圍內(nèi)，則將通信控制器將數(shù)據(jù)送到可重 構(gòu)指令處理器的數(shù)據(jù)輸入端；若取出的數(shù)據(jù)地址在 0x2800000-0x28fffff范圍內(nèi)，則通信控制將數(shù)據(jù)送到可重構(gòu)指 令處理器的配置電路對集成電路進行重新配置。
在本實施例中數(shù)據(jù)可一個字一個字的發(fā)送；也可以是一個 數(shù)據(jù)塊發(fā)送，但不要將配置數(shù)據(jù)塊和用戶輸入數(shù)據(jù)塊作為一個 塊來發(fā)送。
用戶數(shù)據(jù)的地址與配置數(shù)據(jù)的地址是任意的，本實施例僅 為了說明的方便，設(shè)計兩段地址，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可 以任意分配其配置數(shù)據(jù)的地址和用戶數(shù)據(jù)的地址。
雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明，但本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出各種變形或修 改。
權(quán)利要求1、一種可編程集成電路配置通信控制器，包括由可重構(gòu)集成電路組成的可重構(gòu)指令處理器連接用戶數(shù)據(jù)輸入/輸出電路、硬盤、非易失性存儲器、網(wǎng)絡、隨機存儲器、鍵盤、鼠標、顯示器；所述的可編程集成電路的通信控制器其特征是可重構(gòu)指令處理器的配置電路接口、用戶數(shù)據(jù)輸入接口、用戶數(shù)據(jù)輸出電路接口、硬盤接口、非易失性存儲器接口、網(wǎng)絡接口通過通信控制器連接在一起；通信控制器讀取硬盤、其它非易失存儲器、網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)，通過通信控制器連接可重構(gòu)邏輯電路配置電路，對可重構(gòu)指令進行在線重新配置。
專利摘要本實用新型專利涉及在可編程集成電路中實現(xiàn)輸入輸出數(shù)據(jù)與配置數(shù)據(jù)分離的通信控制器。為實現(xiàn)可重構(gòu)指令計算機的用戶數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)的混合存儲問題，實現(xiàn)可重構(gòu)指令計算機的程序存儲，實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)檢索，在線編譯程序，實時下載等問題。可重構(gòu)指令處理器由配置電路接口、用戶數(shù)據(jù)輸入接口、用戶數(shù)據(jù)輸出電路接口、硬盤接口、非易失性存儲器接口、網(wǎng)絡接口通過通信控制器連接。通過對讀取的數(shù)據(jù)字增加標志或通過不同的存儲地址來分離配置數(shù)據(jù)或用戶數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了程序存儲，用戶數(shù)據(jù)檢索，在線編譯程序，實時下載?？蓮V泛應用在PC機、普適計算、嵌入式處理器、通信處理器、網(wǎng)絡處理機尤其是網(wǎng)格計算的處理器。
文檔編號H04L29/02GK201150077SQ20072011362
公開日2008年11月12日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者華曉勤, 顧士平 申請人:顧士平