[发明专利]用于实现可重构系统中配置信息缓存更新的控制器

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式可重构设计领域，特别涉及一种用于实现可重构系统中配置信息缓存更新的控制器及其控制方法。

背景技术

传统的计算方式主要有两种，一种是专用集成电路，以硬件方式执行特定的操作。然而专用集成电路专为某一特定计算任务设计，一旦生产出来后就很难改变其功能。另外一种是通用微处理器，执行一系列指令来完成特定的计算任务，灵活性强，但这种灵活性是以牺牲性能为代价换取的。可重构计算正是为了填补硬件实现和软件实现之间的空白而提出的，它试图在达到比软件实现更高性能的同时，还能提供一定的硬件灵活性。近些年来可重构计算架构在嵌入式系统设计方面获得了越来越广泛的关注，其主要的应用领域包括多媒体处理、移动通信、数字信号处理、数据加解密等。

可重构系统的工作性能由可重构硬件的计算性能和重构性能共同决定，计算性能反映各个子任务在可重构硬件上的执行效率，重构性能反映在可重构硬件上实现各个子任务功能切换的重构效率。提高重构性能的原因主要来自以下两点：一、为了提高可重构系统的计算性能，可重构系统中所包含的计算单元的规模不断扩大，因此可重构系统中需要被重构的计算单元的数目也越来越多。重构过程所需的配置信息套数进一步增大，动态重构的时间也随之增加。二、为了最大化地利用可重构系统中的硬件计算资源，各个计算单元的功能需要频繁地被重构，保证在尽可能短的完成不同任务的映射，因此需要尽可能地减少动态重构的时间。可重构硬件计算性能的提高，可以通过增加更多的计算单元、提高任务的计算并行度来实现。优化可重构系统重构性能的一个重要方面是提高可重构系统中配置信息的命中效率。但局部动态可重构系统如何利用算法应用的特点来提高可重构系统中配置信息的命中效率已经成为了制约可重构技术发展的一个因素。

在可重构系统的设计中，通常会将配置信息暂存在片上配置信息缓存中，以优化配置信息的存取过程，因此配置信息缓存的更新方法决定了动态重构的效率。传统的可重构系统中配置信息缓存更新的方法，即用最近最少使用（Least Recently Used简称LRU）替换策略来更新配置信息缓存。LRU策略是替换最近一段时间最少访问次数的配置信息，经常只能是近似的实现，对于大容量的缓存单元，LRU策略不能有效的命中配置信息，降低了配置信息的命中率，可能造成配置信息缓存会保存相同的配置信息而导致配置信息缓存的利用率降低，降低配置信息的存取效率，从而限制了可重构系统重构性能以及工作性能的提升。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提出一种用于实现可重构系统中配置信息缓存更新的控制器，能够有效提高复杂的可重构系统动态重构效率。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种用于实现可重构系统中配置信息缓存更新的控制器，包括配置信息缓存单元，片外存储接口模块，缓存控制单元；

所述配置信息缓存单元：用于缓存一段时间内可能被某个或某几个可重构阵列使用的配置信息；

所述片外存储接口模块：用于从外部存储器中读取配置信息发送到上述配置信息缓存单元中；

所述缓存控制单元：用于控制可重构阵列的重构过程，包括将算法应用中的各个子任务映射到某个可重构阵列上，以及设置配置信息缓存单元的优先级策略，并根据LRU_FRQ替换策略（最近最少使用+频度优先级替换策略）对配置信息缓存单元中的配置信息进行替换。

其中，所述缓存控制单元包括：

配置信息特征值解析逻辑单元：用于解析配置信息的特征值，以映射到所需配置信息的访问地址，或是映射到待更新的配置信息的访问地址；

配置信息特征值设置接口：用于初始化配置信息缓存中的特征值设置；

配置信息特征值存储单元：用于存储配置信息的特征值设置信息；

其中，所述配置信息的特征值包括，配置信息地址标志tag值，其位宽w0bit；最近最少访问次数标志Counter值，其位宽w1bit；频度优先级标志Frequency值，其位宽w2bit；所述最近最少访问次数标志Counter值和频度优先级标志Frequency值决定了配置信息的优先级。