可重构计算和可重构计算机技术

现代的国防、科研及社会的很多方面都需要大量的计算,尤其是国防工业对计算的要求更为严格,为国防工业设计的计算机必须速度快、适应性强、可靠性高[l1。然而,现有的计算机不能高速地处理多种应用、达到高效率,究其主要原因是计算机与应用算法的不匹配[z]。

一种可重构计算系统设计与实现

可重构计算系统是一种新的实现计算系统的方法,它补充了原有通用处理器和专用硬件计算系统的不足,既具有在制造后的可编程性,又能提供较高的计算性能和计算密度。在简单介绍可重构计算系统体系结构的基础上,通过一个嵌入式实时控制系统实例,给出了可重构计算系统的一种实现方法。

可重构计算的硬件结构

首先讨论了可重构计算的基本含义及特点 ,指出它的实质是突破了通用微处理仅时间维可变 ,ASIC空间维可变的限制 ,实现时间、空间两维可编程 其次 ,系统地综述了基于FPGA的可重构计算硬件结构的基本技术 ,重点讨论了逻辑单元的粒度及单元间互连的路由问题

可重构计算技术及其发展趋势

可重构计算技术结合了通用处理器和ASIC两者的优点 ,能够提供硬件功能的效率和软件的可编程性。对可重构计算技术的基本概念以及特征分类概要介绍的基础上 ,较为详细地介绍了目前的一些典型研究成果 。

一种基于FPGA的可重构计算系统设计

介绍可重构计算的概念和基于SRAM工艺的FPGA器件的特点。设计了一种基于FPGA器件的可重构计算系统,着重讲述了该系统的在线重配置电路的总体结构,FIFO、FPGA配置逻辑模块、控制寄存器和控制逻辑等功能模块及系统的工作流程。最后探讨了可重构计算相关研究面临的问题和发展方向。

可重构计算机体系结构

介绍可重构的概念、可重构计算系统的基本结构、技术基础和技术关键；提出可重构计算机设计中存在的问题与解决方案．

共享存储可重构计算机软硬件通信的优化实现

可重构硬件操作系统BORPH提供的硬件进程概念和以硬件为中心的执行模型可极大地提高可重构计算平台的易用性.BORPH-N为BORPH的扩展系统,主要的扩展是支持在共享存储可重构计算平台上的运行.BORPH-N为硬件进程提供基于共享存储、符合Unix语义的高性能进程间通信支持:共享存储和信号量.利用这两项服务,硬件进程可与系统中其他所有软件进程和硬件进程进行交互.可重构计算的重要目标是利用可重构逻辑对应用的耗时部分进行加速,所以软硬件交互机制的效率至关重要.通过类似远程调用这种简单方式来提供这两项服务,软硬件交互频繁,开销较大,性能难以满足需求.BORPH-N使用的优化策略基于独立执行的基本思路进行设计.实验结果表明,BORPH-N所需硬件开销较小,为硬件进程提供的共享存储和信号量的效率逼近硬件平台的峰值,可以满足实际应用的需求.

视觉图像三维重构计算一般性框架研究

三维实体数字图像重构建模是当前计算机视觉研究领域的热点课题,涉及到相机标定、对应点匹配和三维重构计算等关键技术。本文回顾了三维重构建模的研究现状,分析了现有理论和方法在实际应用中存在的问题;在此基础上进行了相关研究,总结出了三维重构计算的一般性框架,提出了一些研究观点和方法,并探讨了三维重构技术的难点和发展趋势。

一种数据驱动的可重构计算统一编程模型

可重构计算以其优异的性能和高度的灵活性,在国际国内研究领域逐渐引起广泛的关注.然而,在研的可重构计算系统架构多种多样,编程模型多与体系结构相关,使用和移植都非常困难.本文为解决编程通用性问题,从可重构计算的基本特征出发,提出数据驱动的,支持异构任务并行计算的统一编程模型,并讨论其实现方法.该模型基于生产者.消费者通讯机制,支持多种类型的计算结点和通讯网络,具有高度的抽象性.实验结果显示,使用统一编程模型进行应用设计,在不同的架构上能够使用同样的用户程序,并且获得比纯硬件加速方式更高的加速比.

可重构计算及可重构编译技术研究

可重构计算是未来高性能计算的发展趋势,它兼具了通用计算的灵活性和专用计算的高效性,充分利用系统资源的同时,又能发挥应用程序的效率。可重构编译是推广可重构计算的关键技术,可重构编译系统能够为传统的软件编程人员提供一个体系结构透明的开发平台,并让用户真正灵活利用可重构计算平台。

可重构计算技术

可重构计算技术长沙国防科大四系ＡＴＲ—３（４１００７３）黄海鹰常青卢焕章１可重构计算技术的发展现状可重构计算（ＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇ）技术是指：数字系统制造完成以后，其硬件结构可以根据需要重新配置的技术，包括全部重构和部分重构...

面向DSP应用的可重构计算(英文)

DSP应用的特点是计算密集并适合并行处理,传统的可编程处理器与ASIC在性能和灵活性上各有优劣。因此出现了一种新的计算模式—可重构计算。由于它能将效率和灵活性很好地结合在一起,故正得到广泛的关注和研究。本文在介绍可重构计算的概念和分类的基础上,着重讨论了一些主流的可重构计算系统,分析了各类系统应用于DSP的特点,对可重构计算在计算模型,编译器,映射技术以及开发环境等方面的现状和趋势进行了探讨,并给出了自己的思考。

可重构计算中的负载可分应用性能分析与预测

以参数化的硬件线程执行模型对负载可分应用的性能进行了分析与预测.重点讨论包含多个可重构处理单元(RPU)在内计算平台的负载可分调度问题,分析了配置因素对调度结果以及应用处理时间的影响.结果表明,若配置与通信操作不完全重叠,存在最大可用RPU数和最优RPU数,进而可得出优化的调度方案及应用处理时间,指导应用的设计实现.

概率构造算法与遗传算法融合的可重构计算系统硬件任务划分

提出一种概率构造算法与遗传算法融合的算法,通过引入表示划分结果多样性的度量方法,利用概率构造算法产生具有多样性的较优的初始群体,并在此基础上利用遗传算法寻求最优解.实验结果表明,该算法能够获得比已有的基于列表的划分算法更优的划分结果,比采用完全随机初始群体的遗传算法缩短了运行时间.

带有宽总线网络的可重构计算模型上的并行归并排序算法

在介绍带有宽总线网络的可重构计算模型(RAPWBN)的二进制值的前缀和操作的基础上,提出了该模型上的抽取压缩操作算法,并由此得到了该模型上的并行归并排序算法。在具有N个处理器和N条行总线的RAPWVN模型上,若总线带宽ω>logN字节,对长度为N的序列进行归并排序,在最坏情况下以O(logN·loglogN)时间完成.

一种一维可重构计算系统模型的设计

文章提出了一种PE个数可配置的一维可重构计算系统模型,设计了PE间3种重构模式和PE内3种重构模式,大大简化了系统配置信息。建立C++描述的周期精确级系统模型,映射复数矩阵乘算法,分析比较不同PE内重构模式、同一PE内重构模式不同PE个数下系统的计算性能。实验结果表明,2-PE系统简单、灵活而高效。

面向可重构计算系统的模块映射算法

为消除重构时间对可重构计算系统性能的影响,针对多重构模块,提出一种基于动态部分可重构技术的顺序型应用程序模块映射算法。利用动态可重构技术的高效性和灵活性,通过隐藏重构时间,达到减少程序执行时间和提高系统性能的目的。基于JPEG编码测试实例的实验结果表明,运用该算法实现的模块映射方案其程序执行速度是软件实现方式的3.31倍,是硬件方式的2.59倍。

用于可重构计算的FPGA开发平台的研究

研究了基于PCI总线和多片FPGA的可重构计算平台.采用PCI9054实现PCI总线接口,通过配置桥接FPGA实现计算机与算法FPGA的数据通信,两片算法FPGA用于并行处理数据.桥接FPGA配置灵活,易于多片算法FPGA扩展,算法FPGA并行处理数据效率高,算法设计通用性强.计算机与算法FPGA数据传输达40Mb/s,算法FPGA实际数据吞吐量为1.28Gb,适合实现视频和音频压缩、数据加密、解密等计算密集型算法.

多模冗余可重构计算机可靠性研究

为了以最小代价提高多模可重构计算机的可靠性,需要结合系统体积功耗等因素,对不同计算机体系结构的可靠性进行评估;首先,针对三模冗余、三热一冷以及四模热备这几种不同冗余可重构计算机体系结构,给出了他们的故障状态转移图;其次,运用马尔可夫模型理论,对这些计算机结构进行可靠性建模;第三,根据上述3种系统的可靠性模型,在考虑失效率和维修率两个参数对系统可靠性影响的情况下,对各结构的可靠性指标进行了评价;结果表明,三热一冷的可靠性大于三模冗余,而小于四模热备;但综合考虑系统的可靠度、体积、功耗等因素后,在这几种形式的表决系统中,三热一冷是最优的;同时,设计完善的三模可重构系统可靠度会比一个设计不合理的四模可重构系统要高。

可重构计算平台上软硬件任务划分与调度算法

软硬件任务划分和任务调度是保证任务集合在可重构计算平台上高效运行的重要技术。传统上软硬件任务划分与任务调度独立进行,划分方案和调度方案不一定匹配,加速效果难以保证。提出了一种将软硬件任务划分与任务调度相结合的算法。该算法综合考虑了任务的执行时间、任务间的通信开销、任务间的依赖关系以及计算资源间的并发关系,可以同时获得给定任务集的软硬件任务划分方案和任务调度方案,加速效果良好。算法开销与传统的任务调度算法相当,时间复杂度为O(V2log2V+PVlog2V)。实验结果表明了该算法的可行性和有效性。