[发明专利]可适应多种数据流计算模式的动态可重构系统及运作方法

说明书

技术领域

本发明涉及可重构电路与系统技术领域，特别涉及可适应多种数据流计算模式的动态可重构系统及运作方法。

背景技术

以现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）为基础的动态可重构系统从被提出开始，就在数据加密/解密处理、多媒体处理以及数字信号处理等数据流驱动应用中显示出良好的计算性能和可重配置灵活性。上述应用中的数据流处理模块，通常采用分离-聚合（Fork-Join）、流水线（Pipeline）和反馈环（Feedback Loop）三种基本的数据流计算模式或者上述数据流计算模式的组合来实现。

近年来，随着FPGA规模的不断扩大，动态可重构系统内部已经能够容纳多个粗粒度的可重构处理单元，并且各可重构处理单元的功能可动态配置、并行执行，为在单芯片内利用可重构处理单元之间的互联，实现不同的数据流计算模式提供了可能。然而，现有的动态可重构系统大多采用基于总线或者快速单一链路（Fast Simplex Link,FSL）的互联方式，虽然可重构处理单元功能可动态配置，但接口通信带宽有限、系统结构固定不变。正是这种接口设计方式和数据流计算特征的不匹配、固定系统结构和数据流计算模式的不匹配，不能适应多种数据流计算模式的处理需求，使得数据流驱动应用的性能不能得到有效的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可适应多种数据流计算模式的动态可重构系统及运作方法，该系统支持数据流互联结构的动态配置，提高了数据流驱动应用的处理性能，并且具有良好的结构适应性和可扩展性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种可适应多种数据流计算模式的动态可重构系统，包括：通过系统总线相互连接的多个可重构处理单元、嵌入式微处理器、配置控制器和多端口内存控制器，上述可重构处理单元包括数据流通信接口、控制接口、数据流互联控制器和数据流计算功能模块，该数据流互联控制器通过上述数据流通信接口与上述多端口内存控制器和其它可重构处理单元连接，该数据流互联控制器和上述数据流计算功能模块通过输入、输出通道相互连接，并通过上述控制接口与系统总线连接；

上述嵌入式微处理器用于读取具有数据依赖关系的硬件任务和软件任务，根据该硬件任务和软件任务建立与预定义的数据流计算模式相适应的功能配置信息和数据流互联结构配置信息，并根据该功能配置信息控制上述配置控制器通过上述控制接口对上述数据流计算功能模块进行功能配置，和根据该数据流互联结构配置信息通过上述控制接口控制上述数据流互联控制器对上述数据流通信接口互联进行结构配置，以适应预定义的数据流计算模式；

上述多端口内存控制器用于在上述嵌入式微处理器和多个可重构处理单元间传递数据。

本发明的实施方式还公开了一种可适应多种数据流计算模式的动态可重构系统的运作方法，该系统包括通过系统总线相互连接的多个可重构处理单元、嵌入式微处理器、配置控制器和多端口内存控制器，上述可重构处理单元包括数据流通信接口、控制接口、数据流互联控制器和数据流计算功能模块，该数据流互联控制器通过上述数据流通信接口与上述多端口内存控制器和其它可重构处理单元相连接，该数据流互联控制器和上述数据流计算功能模块通过输入、输出通道相互连接，并通过上述控制接口与上述系统总线连接；上述运作方法包括以下步骤：

上述嵌入式微处理器读取具有数据依赖关系的硬件任务和软件任务；

上述嵌入式微处理器根据该硬件任务和软件任务建立与预定义的数据流计算模式相适应的功能配置信息和数据流互联结构配置信息;以及

上述嵌入式微处理器根据该功能配置信息控制上述配置控制器通过上述控制接口对上述数据流计算功能模块进行功能配置，和根据该数据流互联结构配置信息通过上述控制接口控制上述数据流互联控制器对上述数据流通信接口互联进行结构配置，以适应预定义的数据流计算模式；

其中，上述多端口内存控制器在上述嵌入式微处理器和多个可重构处理单元间传递数据。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：