可重构计算硬件平台的设计与实现

发布时间：2023-06-03 15:49

　　可重构计算是介于通用处理器和专用集成电路之间的新兴计算实现方式。在典型的基于FPGA的可重构系统中,决定FPGA功能的硬件配置信息可以如软件程序一般被动态调用或修改,这样便既保留了硬件计算速度快、效率高的优点,又兼具了软件的灵活性、开发周期短和易维护的特性,使其成为计算系统领域的研究热点。 由于可重构计算的研究仍处于发展阶段,还面临很多问题需要解决。其中的一个关键问题就是缺乏实用化的、支持面向可重构操作系统的硬件平台,使得对可重构操作系统的研究尚停留在概念化的阶段。脱离操作系统的可重构计算系统无法有效的对可重构资源进行抽象和管理,失去了任务潜在的并行性,对其性能有较大的影响。 本文针对上述问题,设计并实现了一款基于单片Xilinx Virtex-4 FPGA的可重构计算硬件平台,作为研究面向可重构系统的操作系统和其他应用的硬件基础。本文完成的主要工作如下: 首先,介绍可重构计算及其相关技术,重点讲述了可重构器件、可重构系统的分类和设计流程。 其次,分析了可重构计算平台的发展和几个典型平台的实现,在此基础上结合科研需求提出了一种可重构系统硬件平台的设计方案,并简述基于该硬件平台的系统级设...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 可重构系统研究中存在的若干问题
    1.3 本文的主要工作及文章结构
第2章 可重构计算及其相关技术
    2.1 可重构计算的概念
    2.2 可重构计算系统的分类
        2.2.1 系统耦合度
        2.2.2 重构单元粒度
        2.2.3 系统重构方式
    2.3 可重构器件
        2.3.1 CPLD
        2.3.2 FPGA
    2.4 可重构系统设计流程和工具
        2.4.1 通用FPGA系统级设计
        2.4.2 基于FPGA的动态部分可重构系统设计
第3章 可重构计算硬件平台的设计
    3.1 典型的可重构计算平台
        3.1.1 SPLASH和SPLASH2
        3.1.2 GARP
        3.1.3 RAW
        3.1.4 PipeRench
        3.1.5 Erlangen Slot Machine
    3.2 可重构计算硬件平台的设计
        3.2.1 设计目标及其意义
        3.2.2 设计要求
        3.2.3 设计方案
            3.2.3.1 硬件平台功能结构
            3.2.3.2 硬件平台配置方式
            3.2.3.3 硬件平台体系结构
第4章 可重构计算硬件平台的开发调试
    4.1 基于硬件平台的系统级开发
    4.2 平台规范文档的编写
        4.2.1 XBD文件
        4.2.2 UCF文件
        4.2.3 MHS文件
        4.2.4 BBD文件
    4.3 EDK下平台的创建
    4.4 平台IP参数配置
    4.5 平台的调试手段
        4.5.1 硬件方法
        4.5.2 软件方法
第5章 结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3829590