[發(fā)明專利]FPGA動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)區(qū)域的配置方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310693431.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN103677837A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬昱春;何瑞寧;張超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F9/44
• 分類號(hào): G06F9/44
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及現(xiàn)場可編程門陣列技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種FPGA動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)區(qū)域的配置方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)場可編程門陣列（Field?Programmable?Gate?Array，F(xiàn)PGA）技術(shù)具有現(xiàn)場編程（On-site?Programming）和可重編程（Re-programming）的靈活性，它通過加載完整的配置文件實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片整體功能的重構(gòu)，使得在保證芯片運(yùn)行速度的基礎(chǔ)上避免了舊芯片的浪費(fèi)。

當(dāng)前主流動(dòng)態(tài)重構(gòu)設(shè)計(jì)已完成了邏輯綜合，并且隨著物理網(wǎng)表文件的生成，系統(tǒng)模塊的詳細(xì)調(diào)度也可相應(yīng)的確定。由于動(dòng)態(tài)模塊是以分時(shí)的形式共享重構(gòu)區(qū)域，使共享動(dòng)態(tài)區(qū)域的幾個(gè)動(dòng)態(tài)模塊在運(yùn)行時(shí)間上不能有重疊。如果產(chǎn)生重疊，一旦系統(tǒng)運(yùn)行到需要分時(shí)共享一個(gè)動(dòng)態(tài)區(qū)域的多個(gè)動(dòng)態(tài)模塊同時(shí)運(yùn)行的時(shí)候，必然存在不能被及時(shí)裝入芯片的動(dòng)態(tài)模塊，系統(tǒng)也就不能夠正確地執(zhí)行下去。另外，也有部分學(xué)者提出將同時(shí)完成劃分、調(diào)度以及任務(wù)在可重構(gòu)區(qū)域上的線性（Linear）布局。這種方式是在每個(gè)任務(wù)需要占據(jù)若干片上完整的資源列的條件下成立，然而隨著動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)技術(shù)的發(fā)展已不滿足該條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明需要提供一種FPGA動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)區(qū)域的配置方法。該配置方法可以解決功能模塊在時(shí)間片上的不能疊加且數(shù)據(jù)處理速度和效率低的問題。

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種FPGA動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)區(qū)域的配置方法，包括以下步驟：執(zhí)行表生成步驟，根據(jù)調(diào)度區(qū)間中多個(gè)功能模塊的運(yùn)行信息，生成表示所述調(diào)度區(qū)間的每個(gè)時(shí)間片上的功能模塊運(yùn)行狀態(tài)的執(zhí)行表；互斥圖生成步驟，根據(jù)所述執(zhí)行表生成所述多個(gè)功能模塊的互斥圖，所述互斥圖描述所述多個(gè)功能模塊在時(shí)間上的非并發(fā)關(guān)系；交集圖生成步驟，根據(jù)所述多個(gè)功能模塊在時(shí)間上的非并發(fā)關(guān)系，選取滿足非并發(fā)約束的多個(gè)功能模塊的集合作為交集圖節(jié)點(diǎn)，生成交集圖；候選重構(gòu)集組合步驟，計(jì)算多個(gè)交集圖節(jié)點(diǎn)的權(quán)值，并將所述多個(gè)交集圖節(jié)點(diǎn)中滿足非并發(fā)約束的交集節(jié)點(diǎn)組合成多組候選重構(gòu)集；權(quán)值計(jì)算步驟，計(jì)算每組所述候選重構(gòu)集的權(quán)值之和；面積計(jì)算步驟，計(jì)算每組所述候選重構(gòu)集的占用面積與未在候選重構(gòu)集中的功能模塊的占用面積之和；可重構(gòu)模塊確定步驟，按照所述權(quán)值之和最大且所述占用面積小于所述調(diào)度區(qū)間總面積的方式確定候選重構(gòu)集，將對(duì)應(yīng)的功能模塊配置到所述FPGA動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，通過計(jì)算交集圖節(jié)點(diǎn)的重構(gòu)權(quán)值最大且占用面積滿足條件的功能模塊配置到重構(gòu)區(qū)域，可有效地利用片上的資源,降低重構(gòu)時(shí)延,提高可重構(gòu)系統(tǒng)的處理速度和效率。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述交集圖生成步驟中，所選取的滿足非并發(fā)約束的多個(gè)功能模塊的集合中，如果其中包含的多個(gè)功能模塊之間的資源請(qǐng)求差異超過了預(yù)設(shè)的閾值，則不選取為交集圖節(jié)點(diǎn)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述候選重構(gòu)集組合步驟具體為，在所述多個(gè)交集圖節(jié)點(diǎn)中選取滿足所述非并發(fā)約束的至少兩個(gè)交集圖節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一組候選重構(gòu)集，通過對(duì)所述多個(gè)交集圖節(jié)點(diǎn)中滿足所述非并發(fā)約束的所有交集圖節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組合得到所述多組候選重構(gòu)集。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述權(quán)值計(jì)算步驟具體包括：計(jì)算所述每組候選重構(gòu)集中所述交集圖節(jié)點(diǎn)的配置幀數(shù)量；根據(jù)所述配置幀數(shù)量和配置端口的最大帶寬分別得到所述每組候選重構(gòu)集中對(duì)應(yīng)交集圖節(jié)點(diǎn)的權(quán)值；以及將對(duì)應(yīng)候選重構(gòu)集中的多個(gè)交集圖節(jié)點(diǎn)的權(quán)值相加得到所述每組候選重構(gòu)集的權(quán)值之和。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述配置幀數(shù)量通過如下公式獲得，所述公式為，其中，cf_i為交集圖中節(jié)點(diǎn)i（也是候選重構(gòu)集中的節(jié)點(diǎn)i）的配置幀數(shù)量，num_types為該節(jié)點(diǎn)中對(duì)應(yīng)的功能模塊所用的資源種類數(shù)目，area_k為資源k對(duì)應(yīng)的面積，max_demand_k為在該功能模塊中用到資源k的最大數(shù)目，area_RF為每個(gè)可重構(gòu)配置幀的面積，u_k表示第k種資源構(gòu)成的一個(gè)RF所對(duì)應(yīng)的CF的個(gè)數(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述每個(gè)交集圖節(jié)點(diǎn)的權(quán)值通過如下公式獲得，所述公式為，RD_PRR_j=cf_j×W_f/R_s，其中，RD_PRR_j為交集圖中節(jié)點(diǎn)i的權(quán)值，cf_j為交集圖中節(jié)點(diǎn)i的配置幀數(shù)量，W_f為每個(gè)配置幀的大小，R_s為配置端口的最大帶寬。