面向异构多处理器平台的动态可重构技术研究

发布时间：2017-04-24 09:09

  本文关键词：面向异构多处理器平台的动态可重构技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着微处理器以及通信技术的飞速发展，可穿戴计算机已经广泛应用在军事、医疗监控以及抢险救灾中。但是由于应用环境的复杂性及多样性，可穿戴计算机的发展已经遇到了瓶颈，受到多方面因素的制约，例如在形态体积有限制情况下的接口资源利用率、应用恶劣环境时的冗余能力以及执行需要大量占用处理器的任务时的运行效率等。 为了有效地解决可穿戴计算机中的上述三类问题，，本论文以异构多处理器的体系结构为研究平台，充分结合动态可重构技术，在资源利用率、冗余能力以及执行效率做出突破，最终实现的平台能够很好的应用在穿戴计算机中。具体说来，本论文的主要工作包括： （1）异构多处理器的体系结构研究：确定处理器的架构、处理器之间的互联策略、通信模型，另外为了降低系统整体的功耗，对系统的硬件电路做出相应的设计和实现。 （2）接口的智能化重构：实现RS232、RS485、RS422以及CAN四种接口的配置文件，设计处理器之间的软件访问接口，提出通用型的接口设备动态识别解决方案，针对插拔过程中可能引起的瞬态电压设计专门的电路进行保护。 （3）通信数据流的动态可重构：提出交叉开关的解决方案，改造接口的硬件电路，以及各处理器的运行软件。 （4）热点计算资源的动态可重构：实现配置在ARM处理器上运行DES加密任务，以及部署在FPGA处理器上具有DES加密功能的IP核，还包括设计实现了两种处理器同时执行DES加密的策略。 最后，经过实际测试表明，设计实现的平台能够基于接口的动态重构有效提高接口的资源利用率，而且具备一定的冗余容错的能力，在主处理器损坏的情况下通过接口设备通信数据流的动态重构能够完成正常的通信任务，还有利用重构热点计算资源的方法实现高效执行诸如加密应用的复杂运算任务。 本论文工作表明将动态可重构的研究技术结合异构多处理器技术所研制的平台，作为可穿戴计算机的原型系统，能够有效解决目前所遇到的瓶颈。
【关键词】：异构多处理器 动态可重构 资源利用率 冗余 热点计算资源
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-13
• 1.2.1 国外研究现状12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.2.3 研究现状分析13
• 1.3 论文主要工作13-15
• 1.4 论文结构15-16
• 第2章 异构多处理器平台的系统结构16-26
• 2.1 概述16
• 2.2 异构多处理器平台体系结构的设计16-20
• 2.2.1 处理器结构的设计16-17
• 2.2.2 互联策略的设计17-19
• 2.2.3 通信模型的设计19
• 2.2.4 低功耗的设计19-20
• 2.3 异构多处理器平台体结构的实现20-25
• 2.3.1 处理器架构的选择20-21
• 2.3.2 互联策略的实现21-22
• 2.3.3 通信模型的实现22-23
• 2.3.4 低功耗的实现23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 接口的智能化重构设计及实现26-50
• 3.1 概述26
• 3.2 接口类型的动态可重构26-41
• 3.2.1 处理器功能划分设计28-29
• 3.2.2 IO 接口板的硬件设计与实现29-33
• 3.2.3 接口控制器的设计与实现33-35
• 3.2.4 驱动程序设计及实现35-38
• 3.2.5 功能测试程序的设计与实现38-41
• 3.3 接口的动态识别41-49
• 3.3.1 识别模块的硬件设计与实现41-44
• 3.3.2 热插拔保护电路的设计与实现44-46
• 3.3.3 识别软件的设计与实现46-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 板载资源的动态可重构50-67
• 4.1 概述50
• 4.2 通信数据流的动态可重构50-57
• 4.2.1 交叉开关的硬件设计与实现52-55
• 4.2.2 各处理器软件功能的设计与实现55-57
• 4.3 热点计算资源的动态可重构57-66
• 4.3.1 DES 加密任务的软件设计与实现58-61
• 4.3.2 DES 加密 IP 核的设计与实现61-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 实验结果与分析67-80
• 5.1 概述67
• 5.2 实验平台的基本参数及实物图67-68
• 5.3 接口的智能化重构实验68-72
• 5.3.1 实验目的68-69
• 5.3.2 实验方案69-70
• 5.3.3 实验结果与分析70-72
• 5.4 数据流动态可重构实验72-75
• 5.4.1 实验目的72
• 5.4.2 实验方案72-73
• 5.4.3 实验结果与分析73-75
• 5.5 DES 加密动态可重构性能对比实验75-79
• 5.5.1 实验目的75
• 5.5.2 实验方案75-76
• 5.5.3 实验结果与分析76-79
• 5.6 本章小结79-80
• 结论80-81
• 参考文献81-86
• 致谢86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 胡玮;魏伟;;RS232与RS485串行接口转换电路及其编程实现[J];实验科学与技术;2010年01期

2 彭晓明;庞建民;郭浩然;;动态可重构技术研究综述[J];计算机工程与设计;2012年12期

3 李媛;刘俊;刘志军;刘金刚;;PLC通用性数据通信接口的研究[J];微计算机信息;2007年31期

4 杨盛光;李丽;徐懿;张宇昂;张冰;;基于总线共享架构的片上多处理器系统性能探索[J];微电子学与计算机;2007年12期

5 林金钳;;TVS器件在信息设备ESD防护中的应用[J];电子元器件应用;2006年07期

6 李开宇,张焕春,经亚枝;基于FPGA动态可重构的高速、高质量的图像放大[J];中国图象图形学报;2005年01期

  本文关键词：面向异构多处理器平台的动态可重构技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：323917