基于SystemC的动态可重构SoC系统级建模框架研究

摘要

可重构系统使用基于空间的并行执行方式提升算法速度，并可通过运行时动态重构匹配算法特征，能提供专用集成电路的高效性和通用微处理器的灵活性，是一种高效的计算体系结构，在高密度信号处理和嵌入式系统等应用领域具有广阔的发展前景。
　　可重构技术在给系统带来较高的性能和灵活性的同时，也为系统的设计空间引入了新的维度，使得系统设计更为灵活，系统性能评估与优化更为困难。在其巨大的设计空间中，如何优化可重构计算方案，有效的利用动态可重构逻辑资源以获得最佳的系统性能，是可重构计算解决方案设计初期的一项十分重要的工作，也是当前设计动态可重构系统的主要难题之一。针对上述问题，本文提出了动态可重构SoC系统级分层建模方法和基于SystemC的建模框架，主要包括以下内容。
　　首先简要介绍了可重构系统的体系结构和可重构系统设计的关键方法，指出SystemC语言系统级建模在可重构SoC软硬件协同设计中的优势。
　　其次分析了可重构系统建模的难点，提出一种基于接口的系统级分层建模方法；在分析可重构结构模型的基础上，给出可重构系统的参数化结构模型；根据可重构系统的特性，改进了可重构系统的任务模型。
　　接着以SystemC为系统级设计语言，建立了一个可重构SoC系统级模型框架，对模型各模块和模块间交互关系进行了详细描述；并给出可重构资源管理模型，介绍了资源编码矩阵和最大空闲矩形扫描方法。
　　最后分析了可重构资源管理模型中最大空闲矩形扫描方法的效率和以最大空闲矩形平均面积为布局代价的布局质量，并从调度长度、资源利用率等方面，对该建模框架下可重构协处理器中的任务调度、布局及重构行为等进行了详细的仿真分析。

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缩略词表

第一章 引 言

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究内容和意义

1.4 论文结构

第二章 动态可重构SoC设计概述

2.1 动态可重构技术和体系结构

2.2 任务划分、调度与布局

2.3 软硬件协同设计与SystemC

2.4 本章小结

第三章 可重构SoC分层模型和参数化任务、结构模型

3.1 可重构系统应用处理过程

3.2 层次模型

3.3 参数化可重构资源结构模型

3.4 任务模型

3.5 本章小结

第四章 可重构SoC的SystemC系统级模型

4.1 应用层建模

4.2 调度层建模

4.3 布局层建模

4.4 配置层建模

4.5 可重构系统结构建模

4.6 模块间交互

4.7 本章小结

第五章 实例仿真与分析

5.1 可重构资源管理及布局代价函数分析

5.2 系统级建模实例

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果