基于存储划分和路径重用的粗粒度可重构结构循环映射算法

目前针对粗粒度可重构结构循环映射的研究主要集中在操作布局和临时数据路由,缺乏考虑数据映射的研究,该文提出一种基于存储划分和路径重用的模调度映射流程。首先进行细粒度的存储划分找到合适的数据映射,提高数据存取的并行性,再用模调度寻找操作布局和临时数据路由,最后利用构建的路由开销模型平衡存储器路由和处理单元路由的使用,引入路径重用策略优化路由资源。实验结果表明,该方法在循环的启动间隔、每周期指令数和执行延迟等方面均具有良好的性能。

粗粒度可重构结构的性能估计方法

在设计初期,估计粗粒度可重构结构的性能,对粗粒度可重构结构设计具有指导意义。在考虑局部数据存储器结构以及局部数据存储器与可重构阵列的接口结构的情况下,建立了粗粒度可重构结构的参数模型,使用改进的螺旋形绑定策略将应用算法DFG(Data Flow Graph)中的算子绑定到可重构阵列的处理单元上,提出了一种粗粒度可重构结构的性能估计方法。应用实例表明,在设计初期,该方法能得到周期精确的估计结果,有效地指导粗粒度可重构结构的设计。

基于自路由互连网络的粗粒度可重构阵列结构

互连网络在粗粒度可重构结构(Coarse-Grained Reconfigurable Array,CGRA)中非常重要,对CGRA的性能、面积和功耗均有较大影响。为了减小互连网络导致的面积开销和功耗并提升CGRA的性能,该文提出一种具有自路由和无阻塞特性的互连网络,构建了一种层次型的网络拓扑结构。通过这种互连网络,任意一对处理单元之间均可以建立连接和交换数据,而且这种连接是自路由和无阻塞的。实验结果显示,与已有结构相比,该结构以至多增加14.1%的面积开销为代价,获得最高可达46.2%的整体性能提升。

核心循环到粗粒度可重构体系结构的流水化映射

粗粒度可重构体系结构为数据密集型应用提供了灵活性和高效的解决方法,而应用中的核心循环消耗了程序的大量执行时间,满足核心循环在CGRAs上实现的性能/开销的严格约束仍旧是个重大难题.针对已有工作在研究映射核心循环到CGRAs上的不足,文中提出一种新颖的核心循环自动流水映射到粗粒度可重构体系结构上的方法.文中形式化了核心循环到CGRAs的流水映射问题,阐述了CGRAs的资源共享和流水方法,定义了其循环自流水CGRAs体系结构模板,并给出核心循环流水映射方法.实验结果表明,与已有的先进的方法相比,文中方法的资源占用率降低16.3%、吞吐量提高169.1%.

关键循环到粗粒度可重构体系结构的存储感知映射

针对已有工作面向粗粒度可重构结构(CGRA)研究循环映射的不足,提出一种新颖的存储感知的关键循环映射方法 MALP。该方法定义RCP_CGRA体系结构模型并阐述关键循环到CGRA的映射问题,通过引入结合数组分簇的多面体数据域划分方法进行循环存储分析,根据分析结果,结合体系结构资源约束实现了循环的有效映射。实验结果表明,与已有的方法相比,MALP方法能够快速分析存储需求并有效降低循环映射的资源占用率,提高数据吞吐量,进一步提升了CGRA上循环映射的性能。

二维网格型粗粒度可重构系统乘法器和全加器设计与验证

二维网格型粗粒度可重构计算系统具有较高的加速比和较低的功耗,已成为国内外的研究热点,对其计算模块进行设计和验证是二维网格型粗粒度可重构计算系统实用化的关键.本文针对粗粒度可重构计算系统的全加器、乘法器采用Verilog HDL设计语言进行综合设计验证,对二位、四位、八位、十六位、三十二位的乘法器和全加器的动态功耗、结温、硬件资源的使用等进行了分析比较.设计了乘法器原理图和测试代码,实验结果表明:相比较二位全加器,三十二位全加器动态功耗、结温、查找表、I/O分别增大了20.519 w、38.9℃、28个、90个;相比较二位乘法器,三十二位乘法器动态功耗、结温、查找表、I/O个数分别增大了0.603 w、1.1℃、28个、114个.随着位数的增加,全加器动态功耗、结温、查找表、I/O个数的使用消耗较高,但是乘法器动态功耗、结温消耗较低,查找表、I/O个数的使用消耗较高.

一种新型粗颗粒度可重构架构

针对于现有工作中面向粗粒度可重构结构(CGRA)的不足,提出一种新型的粗颗粒度可重构架构,这种新的架构,减少了原有的架构的内部连线,使框架清晰化,降低芯片功耗,提升编译优化速度。

可重构处理器阵列的系统级建模研究

由于粗粒度可重构体系结构设计空间复杂,设计满足应用需求的CGRA需要建立系统级仿真模型进行性能评估.文中提出一种可重构处理器阵列的系统级模型,使用SystemC事务级语言实现建模.模型采用多层互连网络结构实现任意2个处理器间的通信,并且处理器的资源能够通过参数快速地进行配置.仿真实验表明,模型适用于应用算法到粗粒度可重构体系结构映射的模拟仿真.

应用定制可重构流水线的动态存储管理

可重构体系结构因为丰富的硬件资源和可重构互连网络,可以提供接近专用集成电路的性能和接近通用处理器的灵活性.首先介绍了一种面向领域应用的应用定制可重构流水线体系结构,可带来计算性能的显著提升;其次介绍了面向应用定制可重构流水线的存储管理方法,存储问题对可重构体系结构性能发挥至关重要.该方法基于配置信息动态管理数据输入、地址计算与访存操作分离,可以实现多种寻址方式,使在硬件上运行的硬件流水线高效流动.实验证明,相对于设置专用访存单元的可重构系统,节省了计算资源同时保证了流水线效率.

面向CGRA循环流水映射的数据并行优化

数据密集型应用中的核心循环消耗了程序的大量执行时间.如何实现核心循环在粗粒度可重构体系结构(CGRA)上的有效映射仍是当前研究领域的难点.为了在CGRA上最大程度开发应用并行性,降低循环访存开销,提高硬件资源利用率,文中提出一种新颖的面向CGRA循环流水映射的数据并行优化方法.通过定义一种新的可重构计算模型TMGC2以实现对循环的多条数据流水线并行加速.为避免并行化执行带来的额外存储体冲突问题影响CGRA执行性能,为后续循环映射创造良好的数据条件,引入存储体消除策略对数据进行重组,并结合数据重用图实现数据并行优化.实验表明,采用文中方法对已有CGRA循环流水映射方法进行优化,可以提高37.2%的数据吞吐量及41.3%的资源利用率.

不跨层行操作并行RCA互连时延性能评估

针对三类行并行重构单元阵列互连时延性能评估问题,提出了一种通过节点映射和运行机制来评测互连时延的方法,基于前驱回溯不加旁节点不跨层时域映射算法,对点到点、路由传输、行列总线等互连RCA进行了时延分析和计算.实验结果表明,与路由传输和行列总线互连相比,点到点互连在最大不跨层互连、不跨层累加互连、考虑互连执行总时延等方面均是最小的,从而表明了点到点重构单元阵列的互连时延优于路由器传输和行列总线互连.