[发明专利]可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统

说明书

本发明公开了一种可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统，采用多层次嵌套树形结构形成配置网络系统，配置流每一次改变配置路径方向都扩展两个配置方向，形成一条配置链上配置串行传递、多条配置链上配置并行传递的串并行混合配置的重构方式，多层次嵌套树形结构由至少一个双树配置网络结构与一个双向主干配置链组成，双树配置网络结构由两个单树配置网络结构组成，每个单树配置网络结构均与可重构计算单元相连。本发明几乎不增加逻辑资源消耗的前提下，减少了互连和配置功耗。

技术领域

本发明涉及可重构计算领域，尤其涉及一种可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统，该系统架构采用可扩展的树形网络结构，混合串并行配置方式，可有效减小最大配置链长度，多方向配置流并行配置，支持动态配置和部分配置，有效降低配置时间和配置功耗。

背景技术

可重构计算是一种介于通用计算架构（CPU）和专用计算架构（ASIC）之间的一种领域通用的（domain-specific）计算架构，能够更有效地平衡计算架构的灵活性和高效性。可重构计算架构主要由配置网络和计算网络组成，计算网络含有丰富的运算资源以及实现运算资源之间进行高速数据传递的互连资源，通过配置网络可以对计算网络中运算资源的功能和它们之间的互连进行重构，从而实现不同的计算功能。

可重构计算的重构方式根据实时性可以分为静态重构和动态重构，只能在可重构计算架构的数据通路进行计算之前对其进行功能重构，而计算过程中由于时间代价相对过大而无法对数据通路进行功能重构的特性被称为静态重构。传统的FPGA采用的重构方式即静态重构。由于功能重构时间代价相对较小，可重构计算架构的数据通路在计算过程中也可以进行功能重构的特性被称为动态重构。最典型的动态重构架构是粗粒度可重构阵列（CGRA）,CGRA粒度大，配置信息量小，可以在不断电的工作状态下快速重载配置信息，完成阵列功能重构，重新读取配置信息到生效的时间相对计算时间很小，具有实时性的特性。

重构方式根据重构的空间性也可分为完全重构和部分重构。完全重构一次重构对所有运算资源功能及它们之间的互连进行重构，而部分重构可以在空间上将计算网络划分为多个区域，每个区域可以被重构乘特定的功能，同时不会影响到其他区域的当前状态。部分重构可以有效减少配置信息量，提高配置效率。动态重构和部分重构可以有效的提高重构的实时性和能效性，是当前的可重构计算领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统，具体由以下方案实现：

可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统，采用多层次嵌套树形结构形成配置网络系统，配置流每一次改变配置路径方向都扩展两个配置方向，形成一条配置链上配置串行传递、多条配置链上配置并行传递的串并行混合配置的重构方式，多层次嵌套树形结构由至少一个双树配置网络结构与一个双向主干配置链组成，双树配置网络结构由两个单树配置网络结构组成，每个单树配置网络结构均与可重构计算单元相连。

可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统的进一步设计在于，可重构计算配置网络系统，基于配置包进行配置流的传递，通过I型配置过滤器和II型配置过滤器过滤配置包的传递，每个可重构计算单元分别与配置过滤器的寄存输出端连接。

可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统的进一步设计在于，单树配置网络结构包括一条主干配置链和多条分支配置链，主干配置链和分支配置链由一个II型配置过滤器与至少一个I型配置过滤器组成。

可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统的进一步设计在于，多层次嵌套树形结构中，在每个双树配置结构与双向主干配置链连接处两侧设置有与该双树结构宽度数目一致的I型配置过滤器。

可扩展的支持动态部分重构的可重构计算配置网络系统的进一步设计在于，多层次嵌套树形结构中，双向主干配置链上在相邻的两个双树配置结构间都存在一个I型配置过滤器。