粗粒度可重构处理器的结构研究与设计

摘要

随着嵌入式应用的不断多变、复杂化,传统的通用处理器以及专用集成电路很难满足高性能、高灵活性的需求。可重构处理器因其较高的能效比、运算资源丰富、互连形式灵活而在嵌入式设计领域受到广泛关注。
　　本文将算法分类为计算密集型、控制密集型、计算控制密集型,I/O密集型,数据密集型这五大类,并对当前主流的三种粗粒度和两种多粒度可重构处理器进行结构建模的基础上,分别进行了算法到可重构结构模型的映射。本文进而利用仿真结果从硬件利用率,计算时间,输入、输出带宽,数据组织形式,数据复用等五个方面对可重构处理器的性能和算法的适应性进行分析。基于分析结论以及现有的可重构结构模型提出一种可重构阵列的设计结构,从阵列单元,互连结构,存储机制,配置机制,流水线,控制机制等方面全面介绍阵列结构。
　　本文对可重构阵列采用Verilog HDL语言进行硬件建模,并通过仿真,在TSMC90nm工艺下综合,时钟频率为100MHz,从算法映射结果的来看,与同类型可重构处理器的映射结果相比,在完成性能差不多的情况下,硬件利用率更高,同时为可重构处理器走向通用计算和相关的可重构架构设计提供了重要依据。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 可重构架构的研究现状

1.3 课题来源及目标意义

1.4 论文主要内容与章节安排

第二章 主流可重构架构研究

2.1 ADRES 架构介绍

2.2 XPP 架构介绍

2.3 MorphoSys 架构介绍

2.4 Morpheus 架构介绍

2.5 KAHRISMA 架构介绍

2.6 本章小结

第三章 算法映射及结果分析

3.1 算法分类

3.2 可重构结构模型

3.3 算法实例介绍

3.4 算法映射结果及分析

3.5 本章小结

第四章 可重构阵列设计

4.1 可重构阵列结构

4.2 可重构处理阵列

4.3 数据存储及配置存储结构

4.4 流水线设计

4.5 控制管理机制设计

4.6 本章小结

第五章 可重构模型的仿真验证

5.1 模型功能验证

5.2 性能分析

5.3 综合与性能比较

5.4 本章小结

第六章 结束语

6.1 论文主要工作与创新点

6.2 后续研究工作

参考文献

附录

致谢

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