[发明专利]基于大规模粗粒度嵌入式可重构系统及其处理方法

权利要求书

1.一种基于大规模粗粒度嵌入式可重构系统,其包括：

系统总线、控制总线、嵌入式微处理器、系统中断控制器、片外同步动态随机存储器、可重构处理器和重构控制单元；

其中，将N点信号长度分解成M阶蝶形运算，然后映射到所述可重构处理器上，形成数据流图，其中，4千点≤N≤1兆点；

通过所述嵌入式微处理器启动所述重构控制单元，将配置信息从所述控制总线上发送到所述可重构处理器，控制所述可重构处理器开始进行加速型运算，当所述可重构处理器完成当前任务后，通过所述系统中断控制器发送中断信号给所述嵌入式微处理器。

2.如权利要求1所述的嵌入式可重构系统，其特征在于：所述可重构处理器包含可重构阵列、可重构阵列信息配置模块、片上数据传输网络和片上数据传输网络信息配置模块；其中，所述可重构阵列信息配置模块用于配置所述可重构阵列运算时相应的数据输入、运算控制、数据输出、可重构阵列循环次数、运行周期和配置信息的切换；所述片上数据传输网络信息配置模块用于片上数据传输网络的功能配置。

3.如权利要求1或2所述的嵌入式可重构系统，其特征在于：可重构处理器包括4个可重构阵列同时运算；每个所述可重构阵列由6行8列的二维基本运算单元构成，数据从上一层的所述基本运算单元传输到下一层；其层间互联采用直连线，上一层的所述基本运算单元可以与下一层的与其正对的及向两侧偏移2个的所述基本运算单元互联。

4.如权利要求2所述的嵌入式可重构系统，其特征在于：所述片上数据传输网络包括4个先进先出寄存器堆、旋转因子存储单元和外存访问接口；其中，4个先进先出寄存器堆#0-#3对应于4个可重构阵列#0-#3，用于存储相应所述可重构阵列运算过程中产生的临时数据，完成所述4个可重构阵列间的数据块重排；旋转因子是快速傅里叶变换运算过程中所需的输入数据，制成一个旋转因子表存储在旋转因子存储单元中，供4个可重构阵列读取；外存访问接口用于实现旋转因子存储单元与片外同步动态随机存储器之间的数据传输。

5.如权利要求1所述的嵌入式可重构系统，其特征在于：所述蝶形运算的输入数据为a、b和旋转因子W，输出为a+bW、a-bW,其中a、b、W均为复数，完成一个基本蝶形运算需要4个基本运算单元。

6.如权利要求3所述的嵌入式可重构系统，其特征在于：所述映射为输入所需数据，在一所述可重构阵列上以6级流水完成前三阶运算；从第四阶开始，在所述可重构阵列的第一，三，五行上并排输入8个数据分别以2级流水计算；每次运算所需要的数据需要有规则的跳转，且不同阶的蝶形运算的数据输入的跳转规则有一定规律，进行L阶运算时，用于蝶形运算的数据间隔是2^L-1,L为阶数，L≥4；运算到M-1阶和M阶时，4个可重构阵列间在共享的片上数据传输网络上进行数据块重排后再在每个可重构阵列上进行运算，直至运算结束。

7.如权利要求4所述的嵌入式可重构系统，其特征在于：N点快速傅里叶变换所需进行的M阶运算，前log₂(N/4)阶的运算在4个所述可重构阵列中独立并行执行，并将各自运算结果存储在相应先进先出寄存器堆中；当运算进行到到M-1阶和M阶时，需在共享的片上数据传输网络上进行数据块重排后再在每个所述可重构阵列上进行运算。

8.如权利要求4或6或7中所述的嵌入式可重构系统，所述数据块重排为：将每个先进先出寄存器堆中的暂存数据分为上下两部分，对先进先出寄存器堆#0的数据的下半部分和先进先出寄存器堆#1的上半部分进行互换以及先进先出寄存器堆#2的数据的下半部分和先进先出寄存器堆#3的上半部分进行互换，然后进行M-1阶运算；将运算结果重新排列成最初的顺序，接着将先进先出寄存器堆#0的数据的下半部分和先进先出寄存器堆#2的上半部分进行互换，先进先出寄存器堆#1的数据的下半部分和先进先出寄存器堆#3的上半部分进行互换，再进行M阶运算。

9.一种基于大规模粗粒度嵌入式可重构系统处理方法,其包括以下步骤：

(1)分析傅里叶变换的运算流程，将基本蝶形运算转换成数据流图的形式；

(2)制定按时间抽取算法的倒位序输入顺序，并将配置信息和所需运算的数据存入相应存储器；

(3)将N点离散傅里叶变换映射到可重构处理器上；

(4)通过嵌入式微处理器启动重构控制单元，将配置信息从控制总线上发送到可重构处理器，控制可重构处理器的工作；

当可重构处理器完成当前任务后，发送中断信号给嵌入式微处理器。