[發(fā)明專利]可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710349231.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN107196792B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李麗;汪偉斌;潘紅兵;沙金;李偉;何書專;王堃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04L12/44
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚(yáng);吳揚(yáng)帆

本發(fā)明公開了一種可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用多層次嵌套樹形結(jié)構(gòu)形成配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，配置流每一次改變配置路徑方向都擴(kuò)展兩個(gè)配置方向，形成一條配置鏈上配置串行傳遞、多條配置鏈上配置并行傳遞的串并行混合配置的重構(gòu)方式，多層次嵌套樹形結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)雙樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與一個(gè)雙向主干配置鏈組成，雙樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)單樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)單樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均與可重構(gòu)計(jì)算單元相連。本發(fā)明幾乎不增加邏輯資源消耗的前提下，減少了互連和配置功耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可重構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域，尤其涉及一種可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)架構(gòu)采用可擴(kuò)展的樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，混合串并行配置方式，可有效減小最大配置鏈長(zhǎng)度，多方向配置流并行配置，支持動(dòng)態(tài)配置和部分配置，有效降低配置時(shí)間和配置功耗。

背景技術(shù)

可重構(gòu)計(jì)算是一種介于通用計(jì)算架構(gòu)（CPU）和專用計(jì)算架構(gòu)（ASIC）之間的一種領(lǐng)域通用的（domain-specific）計(jì)算架構(gòu)，能夠更有效地平衡計(jì)算架構(gòu)的靈活性和高效性。可重構(gòu)計(jì)算架構(gòu)主要由配置網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算網(wǎng)絡(luò)組成，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)含有豐富的運(yùn)算資源以及實(shí)現(xiàn)運(yùn)算資源之間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞的互連資源，通過(guò)配置網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)算資源的功能和它們之間的互連進(jìn)行重構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)不同的計(jì)算功能。

可重構(gòu)計(jì)算的重構(gòu)方式根據(jù)實(shí)時(shí)性可以分為靜態(tài)重構(gòu)和動(dòng)態(tài)重構(gòu)，只能在可重構(gòu)計(jì)算架構(gòu)的數(shù)據(jù)通路進(jìn)行計(jì)算之前對(duì)其進(jìn)行功能重構(gòu)，而計(jì)算過(guò)程中由于時(shí)間代價(jià)相對(duì)過(guò)大而無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)通路進(jìn)行功能重構(gòu)的特性被稱為靜態(tài)重構(gòu)。傳統(tǒng)的FPGA采用的重構(gòu)方式即靜態(tài)重構(gòu)。由于功能重構(gòu)時(shí)間代價(jià)相對(duì)較小，可重構(gòu)計(jì)算架構(gòu)的數(shù)據(jù)通路在計(jì)算過(guò)程中也可以進(jìn)行功能重構(gòu)的特性被稱為動(dòng)態(tài)重構(gòu)。最典型的動(dòng)態(tài)重構(gòu)架構(gòu)是粗粒度可重構(gòu)陣列（CGRA）,CGRA粒度大，配置信息量小，可以在不斷電的工作狀態(tài)下快速重載配置信息，完成陣列功能重構(gòu)，重新讀取配置信息到生效的時(shí)間相對(duì)計(jì)算時(shí)間很小，具有實(shí)時(shí)性的特性。

重構(gòu)方式根據(jù)重構(gòu)的空間性也可分為完全重構(gòu)和部分重構(gòu)。完全重構(gòu)一次重構(gòu)對(duì)所有運(yùn)算資源功能及它們之間的互連進(jìn)行重構(gòu)，而部分重構(gòu)可以在空間上將計(jì)算網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域可以被重構(gòu)乘特定的功能，同時(shí)不會(huì)影響到其他區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)。部分重構(gòu)可以有效減少配置信息量，提高配置效率。動(dòng)態(tài)重構(gòu)和部分重構(gòu)可以有效的提高重構(gòu)的實(shí)時(shí)性和能效性，是當(dāng)前的可重構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具體由以下方案實(shí)現(xiàn)：

可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用多層次嵌套樹形結(jié)構(gòu)形成配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，配置流每一次改變配置路徑方向都擴(kuò)展兩個(gè)配置方向，形成一條配置鏈上配置串行傳遞、多條配置鏈上配置并行傳遞的串并行混合配置的重構(gòu)方式，多層次嵌套樹形結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)雙樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與一個(gè)雙向主干配置鏈組成，雙樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)單樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)單樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均與可重構(gòu)計(jì)算單元相連。

可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，基于配置包進(jìn)行配置流的傳遞，通過(guò)I型配置過(guò)濾器和II型配置過(guò)濾器過(guò)濾配置包的傳遞，每個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元分別與配置過(guò)濾器的寄存輸出端連接。

可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，單樹配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括一條主干配置鏈和多條分支配置鏈，主干配置鏈和分支配置鏈由一個(gè)II型配置過(guò)濾器與至少一個(gè)I型配置過(guò)濾器組成。

可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，多層次嵌套樹形結(jié)構(gòu)中，在每個(gè)雙樹配置結(jié)構(gòu)與雙向主干配置鏈連接處兩側(cè)設(shè)置有與該雙樹結(jié)構(gòu)寬度數(shù)目一致的I型配置過(guò)濾器。

可擴(kuò)展的支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的可重構(gòu)計(jì)算配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，多層次嵌套樹形結(jié)構(gòu)中，雙向主干配置鏈上在相鄰的兩個(gè)雙樹配置結(jié)構(gòu)間都存在一個(gè)I型配置過(guò)濾器。