[发明专利]面向服务的可重构片上多核计算平台及其重构方法

说明书

技术领域

本发明属于面向服务及可重构计算领域，具体涉及一种面向服务的可重构平台及其动态部分重构方法。

背景技术

可重构计算作为一种新的计算形式，将传统通用微处理器的可编程性同硬件设计中基于空间并行的计算方式结合起来，打破了传统的硬件和软件之间的划分界线，为嵌入式系统提供一个拥有更高计算能力的硬件平台。基于可重构硬件的计算平台，即可重构计算系统，其本质是利用可编程器件可多次重复配置逻辑状态的特性，在运行时根据需要动态改变系统的电路结构，从而使系统兼具灵活、简捷、硬件资源可复用、易于升级等多种优良性能。它既能提供近似于专用集成电路的执行效率，又可以通过编程来改变其内部功能和互连结构，针对不同计算任务进行不同的优化，拥有类似于通用微处理器的灵活性。可重构系统(Reconfigurable System)在高速数字滤波器、图像压缩、硬件演化计算、定制计算(Custom Computing)、嵌入式系统等方面有着广泛的应用前景。随着微电子技术、计算机技术的发展，尤其是大规模高性能可编程器件的出现、软硬件设计方法和设计工具上的改进，可重构计算技术逐渐成为国际上计算系统研究中的一个新热点。

随着可重构器件集成度越来越高，基于FPGA等的可重构器件的系统级设计的难度也越来越大，以及越来越短的TTM(Time-to-Market)的压力，可重构计算系统的设计方法日益得到学术界和工业界的普遍关注。为了有效地提高系统设计与开发的效率，越来越多的设计者开始采取基于平台的设计方式。即设计者直接采用由平台提供的软硬件资源库来设计定制系统。

然而，由于目前的可重构模型一般比较复杂，异构计算模块的设计差异很大，给设计者和开发人员带来了极大难度，从设计到封装，以及任务运行均需要程序员进行手动干预和配置，从而限制了平台能够获得的性能优化效果。本发明因此而来。

发明内容

为了克服背景技术中存在的不足，本发明的一个目的在于提供一种面向服务的可重构片上多核计算平台及其动态部分重构方法，通过在运行时对IP核进行动态配置来提高程序的执行性能。所涉及的重构设计方法能够获得一致的IP核实现与封装接口，缩短开发周期。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种面向服务的可重构片上多核计算平台，其特征在于所述平台包括调度服务体、可重构服务体、基于先进先出缓冲的互联模块以及包含多个服务体的服务体库，所述调度服务体与可重构服务体之间均通过所述互联模块进行互联；所述可重构服务体通过服务集成接口连接服务体库。

优选的，所述调度服务体向用户提供一个或者多个服务访问点，供到来任务进行服务请求。

优选的，所述可重构服务体由异构硬件加速模块组成，并且可以通过服务集成接口从服务体库中进行服务体的动态配置。

本发明的另一目的在于提供一种面向服务的可重构片上多核计算平台的重构方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)用户发送一条新的服务请求到任务调度系统；调度服务体收到任务请求时，首先判断当前加载的可重构服务体是否与目标应用相匹配；若匹配，则将任务转发到可重构服务体；

(2)若不匹配，则控制可重构服务体从服务体库中选取一个匹配的服务体进行重构，并在重构结束之后自动开始执行任务；

(3)在任务执行结束之后，可重构服务体将执行结果返回调度服务体。

本发明的面向服务的可重构平台，由一个调度服务体、一个可重构服务体，一个基于先进先出缓冲的互联模块，以及一个包含多个服务体的服务体库构成，所述调度服务体与可重构服务体之间均通过所述互联模块进行互联。

本发明面向服务的可重构平台的动态部分重构的具体步骤可以包括以下步骤：

(1)分析应用程序和功能模块划分。该模块应分为两类：静态模块或可重构模块。在进行功能模块划分时，需保证一些类型的逻辑元件必须驻留在静态模块，包括全局时钟等逻辑单元等。分区解决方案应保证静态模块和可重构模块之前之间的数据传输量较小。

(2)硬件语言描述与功能试验。根据上一步的分区解决方案，实现各个模块的硬件描述。每个模块有一个以上的实例，相同可重构模块的不同实例的端口定义必须是相同的。

(3)综合，分别针对每个静态与可重构模块，生成单独的硬件网表。

(4)设置设计约束。在实施硬件平台的设计之前，需要定义用户约束。典型的用户约束有几种类型，如：区域组的约束，可重构模式约束，时序约束和引脚位置约束等。