[實用新型]用于可重構系統的配置管理單元

有效

• 申請號: 201120337385.2
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN202183093U
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 曹鵬;劉波;蔡勇;楊軍;齊志;王學香
• 申請（專利權）人: 無錫東集電子有限責任公司
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉震

技術領域

本實用新型涉及嵌入式可重構設計領域，具體地，涉及一種用于可重構系統的配置管理單元。

背景技術

隨著FPGA可重構技術的出現，大大改變了傳統的嵌入式設計的方法，可重構計算作為一種新型時空域的計算模式，在嵌入式和高性能的計算領域具有廣泛地應用前景，已經成為當前嵌入式系統發展的趨勢。局部動態可重構技術的發展，代表了一種新的可重構設計思想，大多由微處理器與可重構硬件構成，可重構硬件可以采用FPGA的細粒度邏輯單元，也可以是特定功能的粗粒度模塊，使得硬件功能的執行更加靈活，軟硬件之間的鴻溝越發的不明顯，硬件任務可以根據需求像軟件任務一樣靈活的調用和配置。但局部動態可重構系統如何利用軟硬件協調運行處理來提高系統的能量利用已經成為了制約可重構技術發展的一個因素。

目前，傳統的FPGA（Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列）中所包含的基本運算單元以位元（bit-level）為單位來處理數據，運算單元之間提供了非常豐富的互連資源，可以方便地實現復雜的時序與組合邏輯電路功能，因此靈活度很高。但是，在執行以字節為單位（word-level）的運算時，存在著諸多的缺點：互連成本開銷大、芯片面積利用率低，從而導致系統的性能功耗比很低。

粒度是指可重構系統中所包含的基本運算單元的數據位寬度，它決定了可重構系統的數據處理能力。可重構系統的粒度可分為細粒度和粗粒度。一般將粒度不超過4位的稱為細粒度，大于4位的稱為粗粒度。細粒度可重構系統的通用性好，但配置通常很復雜，如FPGA。粗粒度可重構系統通常針對特定的應用領域（如多媒體處理等）設計，運算單元以及互連結構進行了優化，配置也要相對簡單得多。與細粒度可重構系統不同，粗粒度可重構系統中所包含的基本運算單元，非常適合執行數據位寬為字節的數據運算，可以獲得遠比FPGA更好的能耗比。因此粗粒度可重構系統很好地彌補了上述細粒度可重構系統中存在的缺點，非常適合用來實現包含大量以字節為單位的運算的各類工程應用，主要包括：視頻圖像處理、數字信號處理、無線通信、數據加密等。

而隨著粗粒度可重構陣列規模的不斷擴大，陣列中需要被重構的計算單元的數目也越來越多，重構過程所需的配置信息數據量進一步增大，動態重構的時間也隨之增加，在粗粒度可重構系統的設計中，配置信息的管理方法決定了動態重構的效率。傳統的針對粗粒度可重構系統的配置信息管理方式不能及時、有效地將配置信息傳輸到粗粒度可重構陣列，從而限制了粗粒度可重構系統工作性能的提升。

實用新型內容

本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種用于可重構系統的配置管理單元，以實現提高復雜的粗粒度可重構系統動態重構效率的優點。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種用于可重構系統的配置管理單元，包括微處理陣列模塊、片外存儲接口模塊和配置信息緩存模塊；外部信號通過片外存儲接口模塊傳輸給微處理陣列模塊，然后傳輸給配置信息緩存模塊。

根據本實用新型的優選實施例，所述微處理陣列模塊，包括N個微處理單元、M個指令存儲單元、郵箱陣列和控制單元，所述指令存儲單元、郵箱陣列和控制單元均電連接在微處理單元上。

根據本實用新型的優選實施例，所述微處理單元，包括微處理器、指令高速緩存單元、本地存儲單元、狀態寄存器文件和控制寄存器文件，所述指令高速緩存單元、本地存儲單元、狀態寄存器文件和控制寄存器文件均和微處理器電連接在一起。

根據本實用新型的優選實施例，所述配置信息緩存模塊包括配置字緩存、配置信息包緩存和配置信息包解釋器。

根據本實用新型的優選實施例，所述微處理陣列模塊：用于解析從外部存儲器取得的指令塊，得出需要在可重構處理單元上執行的子算法，并且生成配置字，并將該配置字輸出到配置信息緩存模塊；

所述片外存儲接口模塊：用于實現上述微處理陣列模塊內微處理單元與外部存儲器建立通信；

所述配置信息緩存模塊：用于緩存上述微處理陣列生成的配置字、預取和緩存從外部存儲器中預取到的配置信息包，并將該配置信息包分解成配置信息內核，發送到對應的可重構處理單元。

根據本實用新型的優選實施例，所述微處理單元：用于解析從外部存儲器取得的指令塊，并將該指令塊并生成配置字；

所述指令存儲單元：用于存放上述微處理單元的指令代碼；

所述郵箱陣列：用于實現上述微處理單元之間以及微處理單元與主控處理器之間的通信；

所述控制單元：用于仲裁和調度上述N個微處理單元對外輸出的控制權。