面向可穿戴应用的动态可重构调度平台的研究

发布时间：2017-07-19 22:06

  本文关键词：面向可穿戴应用的动态可重构调度平台的研究

  更多相关文章： 动态可重构 软硬件协同调度 FPGA 局部可重构

【摘要】：随着近几年可穿戴设备的发展,可穿戴计算机已经逐渐广泛应用在军事、医疗等各个领域。但是人们的需求是不断变更的,这使得可穿戴计算机需要有更复杂更多样化的应用功能,但是具有这样应用功能的计算机往往需要更强性能而且具有丰富的传感设备与挂件,这使得计算机的板载面积变大、能耗变高,和可穿戴计算机的体积小、能耗低、质量轻的特点相背离。为解决这一难题,可将动态可重构技术运用在可穿戴计算机上,但目前动态可重构技术存在IP的配置耗时太大,导致功能切换时隙过大的问题,并且目前并没有针对可穿戴计算的应用特点,对可重构软硬件任务协同调度的调度策略展开的专门研究。本文在异构多处理器平台之上,实现一动态可重构的调度平台,对可重构资源进行统一管理,通过Linux操作系统控制软件任务和硬件任务的灵活切换调度,结合软硬件任务各自的优势,均衡系统整体运算资源,提升系统整体的性能。本文主要做了以下几方面的工作:(1)动态可重构调度平台的设计和实现:分析可穿戴计算机上的应用特点,对调度平台进行设计和实现,确定重构任务调度处理模型、多进程下重构任务管理方法、多IP核扩展方法以及重构状态监控方法等。(2)FPGA配置方式的研究:研究FPGA配置方式,给出一种由CPLD充当配置控制器来加速FPGA配置过程的方案,并且研究全局可重构和局部可重构的过程,提出通过局部可重构降低配置文件大小,进而减少配置时间的方法。(3)软硬件协同调度的研究与实现:根据可穿戴计算的具体应用场景,给出负载均衡、效率优先、能耗最低和用户选择四种调度策略,并对四种调度策略进行研究与分析,给出了具体的实现方法。最后,经过实际测试表明,设计实现的动态可重构调度平台可以完成基本的重构任务调度以及IP核管理等基本功能,并在这之上进行了FPGA配置实验和软硬件协同调度的实验,实验结果表明给出的FPGA配置方案可以大幅缩短配置时间,并且软硬件协同调度的调度策略符合可穿戴计算机的应用要求。本论文的工作表明动态可重构技术结合恰当的调度平台,可以解决可穿戴计算目前遇到的瓶颈。
【关键词】：动态可重构 软硬件协同调度 FPGA 局部可重构
【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】：2016
【分类号】：TP368.33
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13
• 1.2.3 研究现状分析13-14
• 1.3 论文主要工作14-15
• 1.4 论文结构15-17
• 第2章 动态可重构调度平台的设计与实现17-29
• 2.1 概述17-20
• 2.1.1 调度平台硬件运行环境17-18
• 2.1.2 调度平台软件运行环境18-20
• 2.2 可重构调度平台整体架构设计20-24
• 2.2.1 重构调度处理模型的设计20-21
• 2.2.2 多进程下重构任务的管理的设计21-23
• 2.2.3 多IP核扩展的设计23
• 2.2.4 重构状态监控管理的设计23-24
• 2.3 可重构调度平台整体架构的实现24-28
• 2.3.1 重构调度处理模型的实现24-25
• 2.3.2 多进程下重构任务的管理的实现25-26
• 2.3.3 多IP核扩展的实现26-27
• 2.3.4 重构状态监控管理的实现27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 FPGA配置方式的研究和实现29-43
• 3.1 概述29
• 3.2 动态可重构配置方法的研究29-34
• 3.2.1 FPGA的配置方式29-30
• 3.2.2 FPGA配置帧格式30-31
• 3.2.3 CPLD模块的设计与实现31-33
• 3.2.4 调度平台中FPGA配置函数的实现33-34
• 3.3 动态全局可重构的研究和实现34-38
• 3.3.1 FPGA内部基本逻辑结构34-35
• 3.3.2 动态全局可重构实现流程35-36
• 3.3.3 IO接口资源全局可重构的实现36-38
• 3.4 动态局部可重构的研究和实现38-42
• 3.4.1 动态局部可重构实现流程38-40
• 3.4.2 IO接口资源局部可重构的实现40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 软硬件协同调度的研究与实现43-51
• 4.1 概述43
• 4.2 调度策略的分析与研究43-50
• 4.2.1 负载均衡43-45
• 4.2.2 效率优先45
• 4.2.3 能耗最低45-46
• 4.2.4 用户选择46-47
• 4.2.5 负载均衡47
• 4.2.6 效率优先47-48
• 4.2.7 能耗最低48-49
• 4.2.8 用户选择49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第5章 实验与结果分析51-61
• 5.1 概述51
• 5.2 实验平台的基本参数及实物图51-53
• 5.3 FPGA配置实验53-55
• 5.3.1 实验目的53
• 5.3.2 实验方案53-54
• 5.3.3 实验结果与分析54-55
• 5.4 软硬任务调度策略对比试验55-60
• 5.4.1 实验目的55-56
• 5.4.2 实验方案56-57
• 5.4.3 实验结果与分析57-60
• 5.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王玉玺,沈为民;可穿戴计算机的研究发展现状[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2002年05期

2 隆升;可穿戴计算机[J];现代通信;2002年05期

3 更生;可穿戴计算机 人机对话零距离[J];国防科技;2004年03期

4 更生;可穿戴计算机 人机对话零距离[J];国防科技;2004年05期

5 王玉洁,姚允聪,王怀威,廉世彬;可穿戴计算机及其在农业中的应用[J];北京农学院学报;2005年03期

6 吕宏强;;可穿戴计算机硬件发展现状和存在问题分析[J];硅谷;2008年02期

7 张弛;杨圣林;;初探可穿戴计算机在消防中的应用[J];中国科技信息;2008年08期

8 孙海艳;陈伟;李霞;;关于可穿戴计算机硬件的研究[J];硅谷;2010年05期

9 吕宏强;;可穿戴计算机发展动态[J];科技传播;2010年07期

10 蒲旺;黎桂岑;黄志奇;;可穿戴计算机硬件结构研究[J];电子科技大学学报;2010年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 程欣;;可穿戴计算机在消防救援装备中的应用展望[A];2012中国消防协会科学技术年会论文集（下）[C];2012年

2 王欢;陈东义;张晶;;可穿戴计算机的无线通信[A];第一届中国情感计算及智能交互学术会议论文集[C];2003年

3 吕永钢;刘静;;智能服装的研究与应用进展[A];2005现代服装纺织高科技发展研讨会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 重庆大学移动与穿戴计算研究中心 陈东义 陈霸东 李珍妮;可穿戴计算机及其应用[N];计算机世界;2002年

2 本报记者 温宝臣;可穿戴计算机的“前世今生”[N];经济日报;2013年

3 周星群;七○九所研制成功可穿戴计算机[N];中国船舶报;2008年

4 记者 吕择;可穿戴的科技[N];北京科技报;2013年

5 苏怀东 史小敏;点击可穿戴计算机[N];解放军报;2005年

6 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 杨孝宗;身“披”利器走四方[N];计算机世界;2002年

7 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 沈为民 时锐;可穿戴计算机组网漫谈[N];计算机世界;2002年

8 胜友;穿戴计算机走世界[N];大众科技报;2001年

9 哈尔滨工业大学 杨孝宗 教授;可穿戴计算的发展趋势[N];电子报;2014年

10 记者 吕择;回顾2013十八大科技看点[N];北京科技报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 黄志奇;可穿戴计算机可用性的关键问题研究[D];电子科技大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吴川宁;抗恶劣环境可穿戴计算机研究[D];重庆大学;2005年

2 张晶;可穿戴计算机的通信问题研究[D];重庆大学;2005年

3 王，

本文编号：565020