局部动态可重构系统的设计与研究

发布时间：2017-07-16 10:08

  本文关键词：局部动态可重构系统的设计与研究

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【摘要】：随着信息化社会的发展,人们对现代电子产品提出更高的要求,而传统的计算方式日渐显示出各自的局限性。现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays, FPGA)的推出带动了可重构技术的发展。利用FPGA设计的动态可重构系统,以尽可能少的资源实现复杂的电路功能,具有开发周期短,灵活性好,性能高等特点,存在很高的研究价值。可重构技术作为现代数字电路设计的新型技术,成为国内外学者的研究热点。 针对带有微处理器的局部动态可重构系统,本文的研究重点是系统的设计流程及其任务调度算法,给出具体的实现方案并进行实验验证和分析。主要工作有：深入研究了FPGA芯片内部结构和重构原理,分析比较现有的动态可重构系统设计方法,采用一种基于早期获取局部可重构(Early Access Partial Reconfiguration, EAPR)的动态可重构系统设计流程,利用ISE, EDK, PlanAhead, ModelSim等开发工具完成了局部动态可重构调制系统的设计。设计的可重构调制系统利用内嵌的PowerPC微处理器控制系统的重构过程,实现了ASK, FSK, PSK三种数字调制方式的重构。最后将设计下载到Xilinx ML403开发板上验证,提高了系统的资源利用率,缩短了重构时间。针对动态可重构系统具有CPU和FPGA两种计算资源,将系统任务设计成具有软件和硬件两种执行方式的混合任务,提出一种混合任务调度算法。算法采用的单CPU系统模型只有一个配置端口,并将可重构资源划分为几个相同的重构区域,硬件任务分为配置阶段和计算阶段,可放置在任一区域。算法通过计算并比较任务分别以软硬件执行的最早结束时间,适当地将任务转移到CPU执行。通过实验比较算法在调度成功率和系统运行时间上获得的改善。
【关键词】：FPGA 局部动态可重构 EAPR 混合任务 最早结束时间
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332;TN791
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 可重构技术的研究现状11-12
• 1.2.2 任务调度算法的研究现状12-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 1.4 本文的结构安排14-15
• 第二章 动态可重构技术15-25
• 2.1 FPGA简介15-18
• 2.1.1 FPGA的工作原理15-16
• 2.1.2 FPGA芯片结构16-18
• 2.1.3 Xilinx FPGA芯片介绍18
• 2.2 可重构技术18-22
• 2.2.1 可重构技术概念18-19
• 2.2.2 可重构系统的分类19-22
• 2.3 开发环境介绍22-24
• 2.3.1 实验平台介绍22-23
• 2.3.2 开发工具介绍23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 局部动态可重构系统的设计25-42
• 3.1 数字信号调制系统的设计25-28
• 3.1.1 数字信号调制方式25-26
• 3.1.2 系统硬件电路设计26-28
• 3.2 局部动态可重构系统的实现28-37
• 3.2.1 局部动态可重构设计方法28-29
• 3.2.2 局部动态可重构调制系统结构29-31
• 3.2.3 局部动态可重构调制系统的实现流程31-37
• 3.3 实验结果和分析37-41
• 3.3.1 系统验证实现37-39
• 3.3.2 结果分析39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 局部动态可重构系统的任务调度算法研究42-55
• 4.1 概述42-43
• 4.2 局部动态可重构系统结构43-44
• 4.3 任务模型44-45
• 4.4 混合任务调度算法45-51
• 4.4.1 硬件任务放置46-47
• 4.4.2 软件任务调度47-48
• 4.4.3 任务转移策略48-49
• 4.4.4 算法描述49-50
• 4.4.5 实例分析50-51
• 4.5 实验结果与分析51-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 5.1 本文工作总结55
• 5.2 未来工作展望55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 攻读学位期间发表论文情况61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 陈晓畋;韩爱芳;;基于FPGA的可重构计算技术研究[J];计算机与信息技术;2010年04期

2 韩晓亚;汪斌强;黄万伟;王保进;;队头阻塞优化的EDF可重构任务调度算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2011年09期

3 段然,樊晓桠,高德远,沈戈;可重构计算技术及其发展趋势[J];计算机应用研究;2004年08期

4 沈舒;朱志宇;吴将;;可重构混合任务调度算法[J];计算机应用;2014年02期

5 王志远;王建华;徐e，

本文编号：548151