一种用于可重构计算系统的软硬件划分算法

在编译过程中,为了对运行于可重构计算系统上的应用程序自动地进行软硬件划分,提出一种基于模拟退火和链式调度的划分算法,该算法将程序的划分和调度结合起来,采用软硬件协同工作的方式,利用系统中微处理器核与可重构硬件之间的并行性加速程序的执行,同时在调度过程中,通过配置预取减少系统的重构开销.实验结果表明,相对于现有软硬件自动划分方法,该算法可以平均减少25%左右的程序执行时间.     

部分可重构系统布局的一种新算法

针对动态部分可重构系统的瓶颈,即布局算法必须在保证运行速度的基础上,尽可能增加可重构芯片利用率的问题,提出了一种布局算法KVIT(keeping the vertexes information of tasks).其核心思想是尝试将新到达的硬件任务放置在已布局硬件任务的顶点处,并通过对可重构芯片内部计算单元进行编码迅速判断新任务是否可放置在该顶点.该算法的时间复杂度为O(N),N是可重构系统中当前运行的硬件任务的数目.仿真实验结果表明,KVIT算法的布局质量与现有的O(N2)时间复杂度布局算法基本一致,而其执行速度则明显高于已有算法.     

可重构系统中基于禁忌搜索算法的软硬件划分

根据可重构技术发展的趋势,提出了一种适用于可重构系统软硬件划分的策略.首先根据可重构系统结构给出一个系统模型及其任务描述,然后运用禁忌搜索算法,设计了一个系统级软/硬件的划分方法,其次再运用一个任务调度算法对划分结果进行评价.评价结果证明本文提出的划分是一种具有较高性能的划分.     

一种用于可重构计算系统的离线布局算法

为在编译过程中估计程序在可重构器件上的执行时间,进而进行软硬件代码划分,需要将程序中所有基本块映射到可重构器件上,然后使用逻辑综合或其他方法计算其硬件执行时间,为此提出一个离线布局算法完成基本块的映射工作,同时使用基于IP核的代码转换机制完成从基本块数据流图到布局算法所需任务图的转换.实验结果表明,虽然布局算法的结果是局部最优解,同Xilinx ISE中的布局器相比,生成电路的最大工作频率平均低6.891%,面积大4.016%,但布局过程所需时间缩短了5个数量级,从而极大地减少了整个编译过程所需时间.     

一种基于数据流图的软硬件划分背包算法

在软硬件协同设计中,将数据流图作为软硬件划分问题的输入,建立了以数据流图为基础的软硬件划分数学模型.对于规模较大的划分问题,为了满足系统性能,达到功耗和成本最小化,提出了0-1背包分解算法,采用并行求解的方式,排除了绝大多数无最优解的子问题,从而改善了大规模划分问题的求解效率.实验结果表明在大规模问题和硬件约束条件下,该算法能获得行之有效的划分方案.     

一种一维可重构计算系统模型的设计

文章提出了一种PE个数可配置的一维可重构计算系统模型,设计了PE间3种重构模式和PE内3种重构模式,大大简化了系统配置信息。建立C++描述的周期精确级系统模型,映射复数矩阵乘算法,分析比较不同PE内重构模式、同一PE内重构模式不同PE个数下系统的计算性能。实验结果表明,2-PE系统简单、灵活而高效。     

基于混沌优化算法的软硬件划分

针对软硬件协同设计中的关键问题——软硬件划分,提出一种基于混沌优化的划分算法．首先,使用有向无环图对嵌入式系统建模,得到软硬件划分优化系统的目标函数．然后,采用逻辑斯蒂映射产生混沌序列,并将此序列映射到划分系统的模型空间,利用混沌序列的遍历性,将粗搜索和细搜索相结合,分两阶段搜索模型空间目标函数的最优解,有效避免搜索过程陷入局部最小,并且使算法搜索时间大幅度降低．和模拟退火软硬件划分技术对比的实验结果表明,选取适当的算法参数,采用混沌优化算法能够以更快的搜索速度得到更好的软硬件划分结果．     

一种可重构处理器的设计

以主流FPGA为平台设计了一个可重构处理器．该处理器在与现有处理器内核全兼容的基础上,把指令总线和数据总线作为可重构部件的扩展接口,具有简单可靠的部件指令扩展规则、数据通讯方式和部件识别机制．重构操作的工作方式、数据保护机制也在设计中被充分考虑。     

面向自重构系统的软硬件协同透明编程模型

可重构计算系统设计中把计算密集的代码用硬件加速器实现以提高系统性能已经成为一种常用的方法。但是在包含硬件加速器的系统中,程序员要了解硬件加速器的实现细节,控制硬件加速器的配置、软件和硬件模块之间的通信,这种不透明的编程方式影响了系统开发效率。本文提出了一个对程序员透明的软硬件协同编程模型,程序员可以像调用一个软件函数一样去使用一个硬件加速器,而把硬件加速器的配置、软硬件通信等操作交给操作系统和辅助硬件控制器实现。同时,该编程模型采用自重构技术即由嵌入式处理器控制完成动态重构,可支持动态调用多个硬件函数,使得多个硬件加速器可以分时复用硬件资源,从而提高系统资源利用率。     

基于改进KL算法的软硬件划分方法

软硬件划分问题是嵌入式系统软硬件协同设计中的重要问题之一。针对该问题,提出一种基于改进KL算法的软硬件划分方法。通过调整初始分组的方法提高算法的性能,解决了算法执行时容易陷入局部最优解的问题,加快了算法的执行速度。实验结果说明该算法对于规模适中的系统均可以有效地解决软硬件划分问题。     

一种判定简单多边形可视顶点的算法

简单多边形可视顶点的判断是计算几何的一个基本问题,广泛应用于许多领域。尤其是在凹多边形凸分解问题中。而作为其基础的判断顶点可视性的算法却极少,既有算法本身过于复杂,不利于实际应用。本文参考有关判断点在多边形内外的算法,提出了解决判定简单多边形可视顶点对的新算法,应用于软件CSforecast,实践证明该算法具有简洁,可靠、运行速度快等特点。     

并行系统的一种组合式软硬件划分技术

研究并行系统的软硬件划分方法，建立了一种基于并行语言PL的代数语义的形式化软硬件体系结构，提出了一种基于基本调度块（BSB）的并行系统优化划分方法，该方法首先将PL程序分解为BSB，然后考察BSB的软硬件度量，最后利用启发式方法求出优化的软硬件划分方案，语法制导的划分规则可以用于系统的划分和软硬件成分的组合，本文提出的软硬件划分方法将系统的结构划分和功能划分有机地结合，具有实用价值。     

一种基于DAG图的异构可重构任务划分方法

为了实现高性能低功耗的计算,以任务划分为研究对象,提出了异构可重构计算的基本概念和形式化描述方法,给出了基于异构计算任务和异构可重构体系结构相结合的异构可重构两种任务划分方法:节点内部可重组及网络可重建的任务划分及算法,最后验证了其任务划分方法的有效性.     

一种新型的单芯片级可进化硬件系统

针对可进化硬件（EHW）系统的需求,设计实现了FDP-2-SOPC芯片,芯片中嵌入了CPU和FPGA两种IP核,可实现硬件电路的重构和进化;以该芯片为系统核心建立了一种新型的软硬件结合的单芯片级EHW系统.为了提高电路重构速度,设计了针对EHW需求的快速局部重配置技术;为提高遗传算法的执行速度,设计了专用的随机数产生器...     

支持组合设计的一种可重构计算系统任务模型

针对现有可重构模型的不足,提出一种面向任务的支持组合设计的可重构计算模型系统.以生产者-消费者数据类型显式描述任务间通讯关系,并形式化描述任务的设计和运行时特征,提供组合设计规则,能够自动生成合成任务的各项属性,方便了应用系统的构建和性能评估.基于该模型可进行快速设计空间搜索,寻找最佳的系统设计方案.最后给出该模型的两种不同应用示例.     

基于随机生成树的配电网重构模拟退火算法

提出了一种基于实数编码方式的配电网重构模拟退火算法,即按开关序号的实数编码方式产生随机序列,再利用图论方法产生对应的一棵生成树(一种树状网络结构)．该算法可保证解空间的可行性和完备性．对算法的邻域结构的确定进行了分析．给出的算例表明该算法求解快速,简单有效。     

一种面向能耗的可重构片上统一存储架构

研究了一种新型的针对指令的可重构片上统一存储器架构,能通过配置信息动态地实现Cache和SPM的相互转换,并设计了一套基于Cache相变行为图的动态配置管理算法.为了满足程序执行不同阶段对片上存储资源的需求,对程序的执行特征进行研究并采用了一种基于程序跳转块的程序阶段动态监测与预测技术.通过对程序阶段的预测实现配置信息...     

一种新型六自由度可重构并联机构的奇异性分析

文中针对一种新型六自由度可重构并联机构进行了奇异性分析。首先利用旋转矩阵法与闭环矢量法建立机构的位置反解方程,然后对其求导并整理成关于机构的输入与输出的矩阵方程形式,依次对输入、输出雅可比矩阵的行列式进行分析,得到机构奇异的位姿关系与分支奇异时的位形,对输出雅可比矩阵不为方阵的构型采用机构的奇异运动学原理建立其奇异的判别方程,并仿真出机构在各个构型下的奇异轨迹。研究结果为该机构在今后的更深入的工作空间、动力学以及控制等方面的研究打下基础。     

改进型离线迭代在线重构算法的电容层析成像技术研究

针对电容层析成像技术的逆问题中图像重构精度与速度的矛盾性,以12电极电容层析成像系统为对象,提出了一个改进型离线迭代在线重构(OIOR)算法。改进型OIOR算法是针对OIOR算法成像精度不高的问题加入了迭代滤波过程,既保证了成像速度,同时也提高了成像精度。以仿真电容值和实测电容值进行了图像重构的实验验证,从成像效果、相对误差、相关系数以及重构时间这4个方面对此算法进行了分析评估。仿真及实验结果表明:改进型OIOR算法通过迭代滤波100次即可在20ms内有效提高传统OIOR算法重构图像的精度,使其相对误差降低约20%;与传统迭代法相比,在获得相同精度图像的条件下,其重构时间约为传统迭代算法的1/10。     

一种改进的迭代硬阈值算法

压缩感知重构算法直接影响信号重构速度和效果。迭代硬阈值(IHT)算法具有重构速度快的优点,但是其重构精度不高。提出一种改进的迭代硬阈值(MIHT)算法,在迭代硬阈值算法的基础上引入压缩采样匹配追踪(CoSaMP)算法中原子回溯的思想,保证每次迭代都能找到正确的索引集,提高算法的重构精度。Matlab仿真结果表明,本文提出的算法在重构精度上明显优于迭代硬阈值算法,而在迭代次数和重构时间上明显低于压缩采样匹配追踪算法。