[發明專利]一種基于FPGA可重構技術的資源管理方法

有效

• 申請號: 201810193908.7
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108572872B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 王國華;劉嵩;王帥
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F15/78
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發明一種基于FPGA可重構技術的資源管理方法，包括：1、在任務調度過程中，當新任務到來時，先將其存儲在就緒列表中，同時將之前未成功配置的延遲列表中的任務添加到就緒列表中，并進行優先級的排序；2、將就緒列表中的任務依據排序順序進行分配，通過對比MER列表的最大空閑區域以及任務區域信息來判斷是否存在分配區域；3、等待任務執行完成信號，當某任務執行完成后，則在FPGA資源中清除該任務并更新運行列表和MER列表；就緒列表還會監控并比較當前時間與隊列中任務的相對截止時刻，若當前時間超過相對截止時刻，則丟棄該任務；4、不斷重復以上操作直至所有任務執行完畢或丟棄。

技術領域

本發明涉及一種基于FPGA可重構技術的資源管理方法，針對可重構系統中的硬件任務進行有效的調度和分配，尤其對FPGA片上資源有限時效果比較明顯。

背景技術

隨著電子系統的技術不斷提高，邏輯功能也日益復雜，其內部芯片設計也朝著大規模、多功能、高密度、高復雜性方向發展。但無論其邏輯功能模塊是時序邏輯系統還是組合邏輯系統，在執行過程中都是根據系統的任務需求，分時分模塊的依次執行功能。正因如此，大規模的電子系統面臨著資源利用效率過于低下的難題。如何提高資源利用率，用有限的資源去實現功能復雜的邏輯設計是當今研究的重點，在這樣的背景下，可重構技術應運而生。可重構技術的核心思想是實現資源的時分復用，通過對資源進行動態配置，來滿足大規模電子設計應用需要。通過在FPGA運行期間對其邏輯電路實現動態配置，就能用較少的硬件邏輯資源來實現大規模系統時序功能。利用該技術可以極大提高基于FPGA的嵌入式系統的資源利用率，提高系統容錯性，在降低功耗的同時降低器件的損壞率。在可重構系統中，首要任務就是管理實時變化的可重構硬件資源并對即新到達的可重構任務進行分配，根據硬件任務的面積等參數在可重構資源上尋找空閑區域，并為其選擇一個最佳位置，同時根據硬件任務的時間參數信息進行有效的調度，實現合理的執行順序。對可重構資源進行有效的管理是提高可重構系統性能的關鍵，因此資源管理技術現已成為諸多學者研究的熱點，但目前對于資源管理技術還存在著以下不足：硬件任務在分配時會產生額外碎片，影響下一步分配；資源管理的存儲結構過于復雜，維護以及合并過程十分繁瑣；多種硬件任務同時到達時不能進行有效的調度；對資源的利用率有限，還有進一步提升的空間等。在此基礎上，本發明提供了基于FPGA可重構技術的資源管理方法，從而解決以上不足，進一步提高可重構系統的資源利用率，為研究成果的轉化和應用奠定了基礎。

發明內容

為了提高可重構系統的資源利用效率，降低分配過程中產生的碎片度，解決多個硬件任務同時到達的情況，本發明提供了一種基于FPGA可重構技術的資源管理方法，該方法包含任務分配以及任務調度兩個部分，能夠對重構任務進行合理的分配和調度，共同完成可重構系統的資源管理，有效的提升了可重構系統的資源利用率，降低了分配過程中的碎片度，簡化了調度過程中的信息存儲結構，為研究成果的轉化和應用奠定了基礎。

如圖1所示，為基于FPGA可重構技術的資源管理方法的具體執行步驟流程圖。本發明的技術方案如下所示：

(1)在任務調度過程中，當新任務到來時，先將其存儲在就緒列表中，同時將之前未成功配置的延遲列表中的任務添加到就緒列表中，并進行優先級的排序，優先級排序的具體內容為：相對分配截止時間越小的任務優先級越高；若相對分配截止時間相同，則面積越小的任務優先級越高；若面積相同，則截止時間越早的任務優先級越高。

(2)將就緒列表中的任務依據排序順序進行分配，通過對比MER列表的最大空閑區域以及任務區域信息來判斷是否存在分配區域。若存在可分配區域，則根據分配算法計算接觸值，并選擇接觸值最大的MER進行任務分配，將該任務加入運行列表，同時更新MER列表，并對下一個任務進行分配；若遍歷MER列表后發現不存在可分配區域，則將該任務加入至延遲列表等待下一次調用；當新任務到達時，將任務存放于就緒列表中，并將之前存放于延遲列表中的未完成任務提取并根據任務優先級順序進行排序，并執行上述執行步驟從而進行任務分配；