[发明专利]一种基于SoC的容错自适应可重构系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于SoC的容错自适应可重构系统与方法。

背景技术

可重构嵌入式系统充分利用通用处理器和ASIC技术的优势，可以通过硬件加速提高运算速度，同时使用软件编程实现动态配置及任务划分，目前成已为研究的热点；正是由于可重构嵌入式系统的这一特点，使它非常适用于计算密集型的大数据量处理任务；在可重构技术应用中，一方面需要根据特定的应用需求，对可重构结构进行优化，另一方面需要考虑可重构系统的自动化设计，即根据应用需求完成任务的自动划分；然而，现有的可重构系统编程模型复杂，自动化程度较低，难以满足可重构技术应用的需求。

SoC（System on Chip），中文名称片上系统，是由多个具有特定功能的集成电路组合在一个芯片上形成的系统，其中包含了完整的硬件系统及其承载的嵌入式软件；目前，SoC产品可以实现多处理器异构，并且可以给适当的任务分配适当的引擎，做到更高的系统集成度和智能化操作；比如，在一片FPGA中可以集成微处理器和数字信号处理功能，处理器与FPGA之间通过总线互联，可以通过软硬件协同工作模式，提高系统性能；正是由于SoC技术发展，结合SoC产品特性，可以根据任务需求，对任务自动划分，并根据划分后的子任务特点分配给软件处理或者硬件加速，实现一个动态可重构的嵌入式系统。

另外，现有的可重构系统硬件架构是固定的，一旦硬件设备中的小部分出错，则整个系统不能正常工作；不具有容错、自适应能力，目前很多通信网络及通信接口均支持热插拔技术，因此，可以借助该技术，充分利用SoC平台，构建具有容错、自适应能力的可重构嵌入式系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于SoC的容错自适应可重构系统与方法，根据任务特点划分任务，并根据划分的结果构建嵌入式系统架构，实现多级流水，达到加速效果，解决现有可重构系统模型复杂，自动化程度低的问题，同时，也可以解决单个SoC平台资源不足的问题，实现了系统的流水设计，并且该系统还具有该系统具有容错、自适应的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于SoC的容错自适应可重构系统，包括多个完全相同的SoC平台和连接SoC平台的通信网络；

所述的多个SoC平台中任意一个SoC平台作为主控器,其它SoC平台形成多级流水线处理系统；所述的多级流水线处理系统的每一级包括一个或多个SoC平台；所述的主控器能够实时检测每个SoC平台是否出错；

所述的一种基于SoC的容错自适应可重构系统能够根据需要加入新的SoC平台或者去除SoC平台，并且在加入新的SoC平台或者去除SoC平台后能够自动重新构建多级流水线处理系统。

所述的SoC平台包括ARM、DSP、FPGA、外围设备、片内RAM、存储控制器和总线，所述的ARM、DSP、FPGA、外围设备、片内RAM和存储控制器分别与总线连接；

所述的ARM中包括操作系统，用于完成FPGA及DSP的配置、任务调度及数据流向控制和通过以太网与其他SoC平台进行通信完成数据交互；

所述的DSP用于负责运算量大的具体运算任务；

所述的FPGA用于实现专用模块的硬件加速；

所述的片内RAM和存储控制器用于负责任务处理中数据存储；

所述的外围设备用于实现用户定制，根据需求实现不同的外围设备；

所述的总线包括用于实现SoC内部控制的控制总线和用于进行数据交换的数据总线。

所述的通信网络为以太网通信网络系统；所述的SoC平台为集成的SoC板。

所述的一种基于SoC的容错自适应可重构系统的实现方法，包括以下步骤：

S1.构建所述的动态可重构嵌入式系统，完成各个SoC平台的初始化，并选定其中任意一个SoC平台作为主控器；

S2.主控器创建任务,根据任务特点进行任务划分得到多个子任务,并根据子任务的特点将自身以外的SoC平台构建成为多级流水线处理系统，子任务的个数和多级流水线处理系统的级数相同，每个子任务对应于一级流水线处理系统；

S3.主控器将划分好的子任务处理命令发送给每一级流水线处理系统，并将待处理的任务数据发送给第一级流水线处理系统；

S4.每一级流水线系统根据子任务命令对任务数据进行处理，处理完成后送入下一级流水线处理系统；

S5.当运算数据送入最后一级流水线处理系统时，最后一级流水线处理系统对任务数据进行处理后，判断是否满足迭代结束的条件：