[發明專利]基于網絡的自適應可重構處理單元陣列系統加速的方法

無效

• 申請號: 200910095956.3
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101505319A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 胡威;吳斌斌;馮德貴;王超;曹滿;馬建良;陳度;王罡;施青松;陳天洲
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G06F9/46
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及多核技術領域和可重構技術領域，特別是涉及一種基于網絡通信的可重構多核加速程序執行的實現方法。

背景技術

隨著計算機制造工藝水平的不斷提高，超大規模集成電路技術取得長足進步，多核技術已經成為現行主流的處理器技術。但是隨著處理器核的數量的不斷增多，如何提高這些核的利用率成為了一個難題。

由于一般應用程序的并行度不高，通常認為處理器通用核的數目超過16個后，增加通用處理核的數目就難以帶來性能的提升。

在異構多核處理器中，可以集成一些為特別任務專門定制的專用核，從而能達到定制應用的高性能，但是這種定制異構多核處理器只有在運行所面向的應用時才能獲得好的性能，否則性能不通用處理核更低。

可重構技術的出現，使得通用處理器集成基于FPGA的可重構核提供了另一種解決方案。在保留通用處理器適應多數應用的高靈活性的同時，獲得了專用處理器的高性能和高效率。同時，可重構核可以通過重配置來支持各種不同類型的應用，從而能更加靈活地應用于各種不同的程序。

但是一個孤立節點沒有足夠的能力和靈活性去處理有些應用程序。

可重構資源不足：當應用程序所需要的可重構資源超過了一個孤立節點所擁有的，在這種情況下，應用程序的一些請求必需被掛起，直到被占用的可重構資源被釋放并且重新配置后才能繼續進行，這樣一來便降低了性能和效率。

可重構資源的浪費：當應用程序不適合可重構設備，那么節點的可重構資源就被閑置浪費。

頻繁重配置的高代價：當應用程序頻繁地調用的功能模塊不能在可重構設備上同時提供，這需要頻繁地將可重構設備上的功能模塊進行切換，導致頻繁的重配置，從而使得性能和效率下降。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于網絡的自適應可重構處理單元陣列加速方法。

本發明解決其技術問題采用的技術方案如下：

1)原始程序的任務劃分：

系統將一個程序分割為能獨立運行的任務的集合；

2)搭建基于宏網絡的自適應可重構處理單元陣列：

基于網絡的自適應可重構處理單元陣列由n個節點組成，n∈[1，2，3…)，每個節點有0-4個通過以太網直接相連接的鄰居節點，每個節點由兩部分組成，第一部分是一臺通用計算機，第二部分是可重構設備NetFPGA；

根據要在可重構設備上執行的任務，初始化可重構設備；

3)任務的分發：

對于任何一個基于宏網絡的自適應可重構處理單元陣列中的節點來說，自己為本地節點，其余節點為遠程節點；

任務的分發，就是將程序中的任務集合中的任務分發給本地節點的計算資源和遠程節點的計算資源；

4)可重構設備功能的改變：

對于n個節點中任意一個節點的可重構設備來說，如果可重構設備資源空閑，并且分配到的任務所需要的邏輯功能模塊是當前自己不具備的，那么可重構設備需要重新配置功能模塊；

5)任務的執行：

在任務分配之后執行任務，并在任務執行結束后返回執行結果。

所述的搭建基于網絡的自適應可重構置處理單元陣列步驟如下：

1)所搭建的自適應的可重構處理單元陣列是基于100Mb或1000Mb傳輸速率的高速局域網絡；

2)所搭建的自適應的可重構處理單元陣列由n個節點組成，n∈[1，2，3…)，其中每一個節點由兩部分組成，第一部分是一臺通用計算機，第二部分是可重構設備；

3)可重構設備NetFPGA具有4個以太網接口，所以一個節點的可重構設備可以和最多四個其他的節點通過高速局域網絡直接連接，進行通信，直接連接的節點稱為鄰居節點，節點可以通過鄰居節點和非鄰居節點進行通信；

4)一個節點的兩個部分通用計算機和可重構設備的連接方式是通過外設組件互連標準PCI接口連接；

5)定制可重構設備上的控制模塊SuperBlock；

6)初始化可重構設備上的功能模塊。

所述的可重構設備功能的改變步驟如下：

1)在整個基于網絡的自適應可重構處理單元陣列系統開始工作之前，根據要在可重構設備上運行的任務，生成對可重構設備的配置本件；

2)在系統開始工作之后，隨著任務的動態分配，當n個節點中任意一個節點的可重構設備要運行的任務所要求的邏輯功能塊在可重構設備上不具備，則可重構設備向自己節點的主機發出重配置的請求；

3)在主機收到自己節點的可重構設備發送的重配置請求后，主機調用程序重配置自己節點的可重構設備。