[发明专利]一种基于可重构计算的高性能弹性计算架构及方法

说明书

本发明涉及一种基于可重构计算的高性能弹性计算架构，包括：可重构数据通路，用于数据流的处理。可重构控制器，用于配置管理和任务映射调度。协议控制器，用于对可重构数据通路和可重构控制器发送的数据进行协议转换。桥接模块，用于对系统级的可重构数据通路和RPU内的可重构数据通路之间进行桥接；以及用于对不同RPU子芯片内的RPU内的可重构数据通路之间进行桥接。系统级的可重构控制器根据指令，通过协议控制器和桥接模块将配置信息传输至RPU内的可重构控制器，并进行配置。以及通过协议控制器和桥接模块将可重构数据传输至RPU内的可重构数据通路，并进行计算。实现了在统一软件计算架构和编程接口下系统计算能力的按需弹性部署。

技术领域

本发明涉及可重构计算领域，尤其是涉及一种基于可重构计算的高性能弹性计算架构及方法。

背景技术

随着科技的进步，一些嵌入式环境对系统的性能、能耗等需求不断提高，传统的计算模式暴露出了种种弊端。于是可重构计算便越来越受到业界的重视。可重构计算能够实现算法到计算引擎的空间映射(spatial mapping)，并且在被制造成集成电路后还具有定制能力。

可重构计算具有以下几个优势：1、在制造成芯片后具有一定的定制能力，即用硅实现硬件设计后区别于传统的专用集成电路，其计算功能依然可以按需改变。2、区别于传统的指令驱动处理器，可重构计算能够实现很大程度的算法到计算引擎的空间映射。

可重构计算技术是一种介于通用芯片和专用芯片之间的折中方案，其集中了通用芯片和专用芯片的优势，能够提供高效灵活的计算能力。但现有的一些可重构计算方案当被制造成集成电路之后，其内部的可重构计算单元(reconfigurable processing unit，RPU)数量就固定了，无法根据任务对算力的需求增减RPU的数量，无法做到算力弹性部署，硬件部署灵活性差。并且多个可重构计算集成电路之间无法实现RPU阵列的统一部署，软件和算法的部署灵活性差。

发明内容

本发明主要实现解决现有可重构计算架构技术的硬件弹性部署问题和软件部署灵活性问题。实现在统一软件计算架构和编程接口下的系统计算能力的按需弹性部署。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种基于可重构计算的高性能弹性计算架构，包括：系统级的可重构数据通路，用于高性能弹性计算(high performance elasticcomputing，HEC)主控系统中数据的处理；可重构计算单元RPU内的可重构数据通路，用于RPU子芯片中数据的处理；系统级的可重构控制器，用于对系统级的可重构数据通路进行配置管理和任务映射调度；RPU内的可重构控制器用于对RPU内的可重构数据通路进行配置管理和任务映射调度；RPU之间的可重构数据通路，用于不同RPU子芯片之间数据的处理；协议控制器，用于对可重构数据通路和可重构控制器发送或接收的数据进行协议转换；桥接模块，用于对系统级的可重构数据通路和RPU内的可重构数据通路之间进行桥接；以及用于对不同RPU子芯片内的RPU内的可重构数据通路之间进行桥接；系统级的可重构控制器根据指令，通过协议控制器和桥接模块将配置信息传输至RPU内的可重构控制器，并进行配置；其中，RPU内的可重构控制器用于配置RPU内的可重构数据通路的计算功能；以及通过协议控制器和桥接模块将可重构数据传输至RPU内的可重构数据通路，并进行计算；RPU内的可重构数据通路通过协议控制器和桥接模块将计算结果传输至系统级的可重构数据通路；或通过RPU之间的可重构数据通路传输至其它RPU子芯片内的RPU内的可重构数据通路进行计算。

优选地，协议控制器包括第一协议控制器和第二协议控制器；第一协议控制器和桥接模块位于HEC主控系统中，第二协议控制器位于RPU子芯片中。第一协议控制器将系统级的可重构控制器发送的配置信息转换为串行的连接信号，并通过桥接模块发送至第二协议控制器；第二协议控制器将连接信号进行解析，并将解析后的数据发送至RPU内的可重构控制器。