[发明专利]可重构系统配置管理的方法及用于可重构系统的配置管理单元

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式可重构设计领域，具体地，涉及一种可重构系统配置管理的方法及用于可重构系统的配置管理单元。

背景技术

随着FPGA可重构技术的出现，大大改变了传统的嵌入式设计的方法，可重构计算作为一种新型时空域的计算模式，在嵌入式和高性能的计算领域具有广泛地应用前景，已经成为当前嵌入式系统发展的趋势。局部动态可重构技术的发展，代表了一种新的可重构设计思想，大多由微处理器与可重构硬件构成，可重构硬件可以采用FPGA的细粒度逻辑单元，也可以是特定功能的粗粒度模块，使得硬件功能的执行更加灵活，软硬件之间的鸿沟越发的不明显，硬件任务可以根据需求像软件任务一样灵活的调用和配置。但局部动态可重构系统如何利用软硬件协调运行处理来提高系统的能量利用已经成为了制约可重构技术发展的一个因素。

目前，传统的FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）中所包含的基本运算单元以位元（bit-level）为单位来处理数据，运算单元之间提供了非常丰富的互连资源，可以方便地实现复杂的时序与组合逻辑电路功能，因此灵活度很高。但是，在执行以字节为单位（word-level）的运算时，存在着诸多的缺点：互连成本开销大、芯片面积利用率低，从而导致系统的性能功耗比很低。

粒度是指可重构系统中所包含的基本运算单元的数据位宽度，它决定了可重构系统的数据处理能力。可重构系统的粒度可分为细粒度和粗粒度。一般将粒度不超过4位的称为细粒度，大于4位的称为粗粒度。细粒度可重构系统的通用性好，但配置通常很复杂，如FPGA。粗粒度可重构系统通常针对特定的应用领域（如多媒体处理等）设计，运算单元以及互连结构进行了优化，配置也要相对简单得多。与细粒度可重构系统不同，粗粒度可重构系统中所包含的基本运算单元，非常适合执行数据位宽为字节的数据运算，可以获得远比FPGA更好的能耗比。因此粗粒度可重构系统很好地弥补了上述细粒度可重构系统中存在的缺点，非常适合用来实现包含大量以字节为单位的运算的各类工程应用，主要包括：视频图像处理、数字信号处理、无线通信、数据加密等。

而随着粗粒度可重构阵列规模的不断扩大，阵列中需要被重构的计算单元的数目也越来越多，重构过程所需的配置信息数据量进一步增大，动态重构的时间也随之增加，在粗粒度可重构系统的设计中，配置信息的管理方法决定了动态重构的效率。传统的针对粗粒度可重构系统的配置信息管理方式不能及时、有效地将配置信息传输到粗粒度可重构阵列，从而限制了粗粒度可重构系统工作性能的提升。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种可重构系统配置管理的方法及用于可重构系统的配置管理单元，以实现提高复杂的粗粒度可重构系统动态重构效率的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于可重构系统的配置管理单元，包括微处理阵列模块、片外存储接口模块和配置信息缓存模块；外部信号通过片外存储接口模块传输给微处理阵列模块，然后传输给配置信息缓存模块。

根据本发明的优选实施例，所述微处理阵列模块，包括N个微处理单元、M个指令存储单元、邮箱阵列和控制单元，所述指令存储单元、邮箱阵列和控制单元均电连接在微处理单元上。

根据本发明的优选实施例，所述微处理单元，包括微处理器、指令高速缓存单元、本地存储单元、状态寄存器文件和控制寄存器文件，所述指令高速缓存单元、本地存储单元、状态寄存器文件和控制寄存器文件均和微处理器电连接在一起。

根据本发明的优选实施例，所述配置信息缓存模块包括配置字缓存、配置信息包缓存和配置信息包解释器。

根据本发明的优选实施例，所述微处理阵列模块：用于解析从外部存储器取得的指令块，得出需要在可重构处理单元上执行的子算法，并且生成配置字，并将该配置字输出到配置信息缓存模块；

所述片外存储接口模块：用于实现上述微处理阵列模块内微处理单元与外部存储器建立通信；

所述配置信息缓存模块：用于缓存上述微处理阵列生成的配置字、预取和缓存从外部存储器中预取到的配置信息包，并将该配置信息包分解成配置信息内核，发送到对应的可重构处理单元。

根据本发明的优选实施例，所述微处理单元：用于解析从外部存储器取得的指令块，并将该指令块并生成配置字；

所述指令存储单元：用于存放上述微处理单元的指令代码；

所述邮箱阵列：用于实现上述微处理单元之间以及微处理单元与主控处理器之间的通信；