[发明专利]一种粗粒度可重构系统中的配置信息缓存装置及压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式可重构设计领域，具体地，涉及一种粗粒度可重构系统中高存储利用率的配置信息缓存装置及配置信息压缩方法。

背景技术

当今市场对嵌入式终端性能、功耗、灵活性、集成度和成本等的要求越来苛刻。无论是以专用集成电路（ASIC）为代表的硬件执行方式，还是以通用处理器（GPP）为基础的软件执行方式，都很难满足上述要求。ASIC虽然具有很高的能量效率，但其针对某一特定应用或者某一特点算法设计，低下的灵活性很难满足层次不穷的应用需求，无法推广；GPP虽然具有很强的灵活想、但指令流驱动的执行方式使其整体性能和功耗并不理想。可重构处理器正是在这种背景下出现的一种新的体系结构，它通常由一个主处理器加上一组可重构硬件来组成。由于其融合了ASIC的高效性和GPP的灵活性，故广泛应用于多媒体、通信、人工智能、数字信号处理等方面。

早期的可重构架构中计算资源较少，配置信息量也不多，简单的配置信息缓存装置已基本能满足要求，不需要对配置信息进行压缩，系统性能的高低主要由计算阵列的数据处理能力决定。然而随着各类应用的性能要求和计算复杂度越来越高，粗粒度可重构架构的计算资源也成倍增加，一些架构使用了多个可重构阵列来完成这些应用。然而，在计算资源增加的同时，重构过程所需的配置信息量也随之进一步增大，导致系统的重构开销进一步增长，严重影响系统的整体性能。如果不采用配置信息压缩方法，则需要很大的配置信息缓存开销。在粗粒度可重构系统的设计中，配置信息缓存的结构及配置信息压缩方法是其中的一项关键技术，决定了系统动态重构的效率。而传统粗粒度可重构系统中的配置信息压缩方法多是针对一套配置信息进行压缩，比如基于配置信息比特流的压缩方法。虽然采用传统的配置信息压缩方法可以降低配置信息缓存的存储开销，但是，在配置信息存储和读取过程中，需要动态的压缩和解压缩配置信息，会引入对配置信息缓存访问额外的访问延迟，从而严重降低可重构系统的动态重构性能。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种面向粗粒度可重构系统中高存储利用率的配置信息缓存装置及配置信息压缩方法，该方法不会引入额外的压缩/解压缩操作，不会影响配置信息缓存的访问性能，还可以提高大规模粗粒度可重构系统的配置信息缓存的存储利用率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种面向粗粒度可重构系统中高存储利用率的配置信息缓存装置，包括配置信息输入接口，配置信息输出接口，配置信息存储单元，配置信息查找表，配置信息解析模块；该配置信息缓存的访问和存储基于两级配置信息组织策略，第一级配置信息为配置信息内核：对应可重构阵列的一套配置映射情况；第二级配置信息为配置信息群组：对应算法中一个完整子算法的配置信息，包括一个以上的配置信息内核；配置信息缓存的存储以配置信息内核为单位区分和存储配置信息，配置信息缓存的访问以配置信息群组为基本操作单位；

所述配置信息输入接口：用于接收外部存储器输入的配置信息群组；

所述配置信息输出接口：用于可重构阵列读取配置信息缓存内的配置信息内核；

所述配置信息存储单元：用于存储可重构阵列使用的配置信息内核；

所述配置信息查找表：用于标记所有当前缓存在配置信息缓存中的配置信息内核对应的索引编号；

所述配置信息解析模块：用于解析配置信息群组中所包含的配置信息内核的索引编号，判断该配置信息内核的索引编号是否已经存在与当前配置信息缓存的查找表中。

根据本发明的优选实施例，所述配置信息查找表，包括配置信息权重表，配置信息索引表；

所述配置信息权重表：用于记录配置信息内核被使用的次数；

所述配置信息索引表：用于记录当前以及接下来需要访问的配置信息群组的基本信息标识以及配置信息内核有效性标识。

根据本发明的优选实施例，所述的配置信息索引表，包括两部分内容：配置信息群组的基本信息标识以及配置信息内核的有效性标识；

所述配置信息群组的基本信息标识：用于表明配置信息内核的索引编号；配置信息索引表中每一行（称为表中的一个条目，条目#0表示第一行）用于标识一个配置信息群组，包含N个数据元素（数据元素0表示一行中的第一个元素），依次存储所包含的配置信息内核的索引编号；

所述配置信息内核的有效性标识：用来表明当前这个索引编号是否为一个有效的配置信息内核标识（有效位=0表示有效，有效位=1表示无效）。