專利名稱：異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)及任務(wù)執(zhí)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于片上多核計(jì)算平臺(tái)的中間件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)及任務(wù)執(zhí)行方法。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)可重構(gòu)又被稱為運(yùn)行時(shí)可重構(gòu)(Run Time Reconf iguration)，是指在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行重構(gòu)，即程序執(zhí)行時(shí)為可重構(gòu)硬件注入或換出不同的配置信息，實(shí)時(shí)地改變硬件的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的硬件算法，從而具有更高的芯片利用率和系統(tǒng)運(yùn)行效率。在上世紀(jì)90年代末，先后出現(xiàn)了幾種用于特定領(lǐng)域，基于定制可重構(gòu)硬件的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)。PipeRench是CMU提出的一種流水化粗粒度可重構(gòu)系統(tǒng)，其研發(fā)始于1997年， 并于2002年流片成功。將一個(gè)任務(wù)分成若干流水階段，能使可重構(gòu)硬件運(yùn)行超過(guò)其存儲(chǔ)規(guī)模的虛擬任務(wù)。其缺點(diǎn)是應(yīng)用范圍固定，且每個(gè)流水級(jí)只能是當(dāng)前狀態(tài)和上一個(gè)流水級(jí)的函數(shù)。Morphosys采用粗粒度結(jié)構(gòu)，深度可編程，其上下文達(dá)32個(gè)，缺點(diǎn)是配置不夠靈活，只能應(yīng)用于圖像處理的某些任務(wù)。類(lèi)似的項(xiàng)目還有I^addi ,Cameron，Chess Array，Rap i d等， 它們都在擴(kuò)展性，通用性方面遇到一定的困難。目前，動(dòng)態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)中除了可重構(gòu)芯片外，往往還包含一個(gè)或者若干個(gè)通用處理器，它用于處理資源管理、重構(gòu)等任務(wù)。通常稱這種系統(tǒng)為異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，如何對(duì)硬件進(jìn)行抽象，并對(duì)用戶提供訪問(wèn)接口和編程模型是目前需要解決的難題。一般說(shuō)來(lái)操作系統(tǒng)位于硬件的上層，提供了一定的抽象，可以簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，在操作系統(tǒng)環(huán)境下，應(yīng)用不再是孤立的個(gè)體。操作系統(tǒng)提供與應(yīng)用相獨(dú)立的各種服務(wù) (如FIF0緩沖區(qū)、定時(shí)器、信號(hào)量、驅(qū)動(dòng)程序等)供用戶調(diào)用，而用戶提交的任務(wù)在一個(gè)更高的層次上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用相關(guān)的特定功能?？芍貥?gòu)硬件(尤其是部分可重構(gòu)FPGA)可以看作與 ISP平等的異構(gòu)計(jì)算資源，通過(guò)為其設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)，能夠加快混成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)度，縮短上市時(shí)間，降低開(kāi)發(fā)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)可移植性和靈活性，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度和維護(hù)難度，更能有效支持動(dòng)態(tài)可重構(gòu)混成系統(tǒng)中的多任務(wù)、多用戶環(huán)境，提高可重構(gòu)芯片的利用率和配置速度，從而達(dá)到充分發(fā)揮計(jì)算能力的目的。自從動(dòng)態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)出現(xiàn)以來(lái)，尤其是隨著混成系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多學(xué)者在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了探索性的研究。由于可重構(gòu)混成操作系統(tǒng)的概念近幾年才被提出，目前還存在較多的問(wèn)題需要進(jìn)一步探索和研究。本發(fā)明因此而來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件及任務(wù)執(zhí)行模型，其包括一個(gè)應(yīng)用程序管理層，一個(gè)任務(wù)劃分與調(diào)度層，驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層，以及通訊接口層所構(gòu)成。本發(fā)明提出的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件，能夠?yàn)楫悩?gòu)可重構(gòu)混合系統(tǒng)提供任務(wù)劃分調(diào)度等中間件支持，從而提高任務(wù)的執(zhí)行效率。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)，其特征在于所述中間件系統(tǒng)包括向用戶提供應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境和編程接口的應(yīng)用程序管理層、負(fù)責(zé)進(jìn)行任務(wù)的劃分、映射和運(yùn)行時(shí)調(diào)度的任務(wù)劃分與調(diào)度層、集成了多種IP核的驅(qū)動(dòng)與輸入和輸出接口的驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層以及通訊接口層；所述應(yīng)用程序管理層提供應(yīng)用層需要的應(yīng)用程序接口與運(yùn)行時(shí)庫(kù)；所述任務(wù)劃分與調(diào)度層通過(guò)任務(wù)劃分模塊、映射模塊與調(diào)度模塊對(duì)任務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行劃分調(diào)度處理；所述驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層集成硬件驅(qū)動(dòng)利用FPGA平臺(tái)的硬件資源；所述通訊接口層負(fù)責(zé)進(jìn)行可重構(gòu)硬件平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)選的，所述通訊接口層包括硬件接口、軟件接口以及可重構(gòu)接口 ；硬件接口用于微處理器和硬件IP核之間的通信，并通過(guò)中斷控制器檢測(cè)互連的中斷請(qǐng)求；軟件接口用于兩個(gè)微處理器之間傳輸信息；可重構(gòu)接口用于IP核的比特流的重新配置。優(yōu)選的，所述應(yīng)用程序管理層集成運(yùn)行時(shí)分析模塊以監(jiān)測(cè)和剖析應(yīng)用程序。本發(fā)明還提供了一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行方法， 其特征在于所述方法包括以下階段(1)變量分配階段針對(duì)每個(gè)需要執(zhí)行的任務(wù)，獲取其輸入和輸出參數(shù)變量，并將其保存到內(nèi)部存儲(chǔ)緩沖中；(2)任務(wù)劃分階段針對(duì)每個(gè)任務(wù)，確定運(yùn)行的目標(biāo)計(jì)算單元；(3)任務(wù)執(zhí)行階段將任務(wù)通過(guò)互聯(lián)核通信機(jī)制將任務(wù)發(fā)送到混合系統(tǒng)中的計(jì)算單元中；(4)任務(wù)同步階段當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢之后，進(jìn)行同步，并將結(jié)果返回用戶。優(yōu)選的，所述方法變量分配階段時(shí)每個(gè)任務(wù)的操作數(shù)分配一個(gè)表項(xiàng)；如果該表中沒(méi)有目前的變量，則變量將被隱式重命名一個(gè)內(nèi)部變量。優(yōu)選的，所述方法任務(wù)劃分階段時(shí)是通過(guò)如下方法進(jìn)行劃分任務(wù)的如果存在閑置的硬件IP核，將任務(wù)發(fā)送到硬件，否則，任務(wù)將被發(fā)送到通用處理器。優(yōu)選的，所述方法任務(wù)執(zhí)行階段時(shí)通過(guò)中斷返回任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果，采用先到先得先服務(wù)的策略處理中斷請(qǐng)求。優(yōu)選的，所述方法任務(wù)同步和提交階段采用柵同步機(jī)制，每個(gè)表都包含許多計(jì)算單元條目，該表跟蹤任務(wù)總數(shù)以及已經(jīng)完成的任務(wù)數(shù)；如果兩者相等，則標(biāo)志所有的任務(wù)均運(yùn)行結(jié)束，則可以進(jìn)行同步；在任務(wù)同步時(shí)，主要針對(duì)任務(wù)間的數(shù)據(jù)相關(guān)進(jìn)行檢查，并確保所有的任務(wù)都按順序返回。應(yīng)用程序管理層向用戶提供應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境和編程接口，其構(gòu)成方式主要包括應(yīng)用程序接口與運(yùn)行時(shí)庫(kù)。所述任務(wù)劃分與調(diào)度層主要負(fù)責(zé)進(jìn)行任務(wù)的劃分、映射和運(yùn)行時(shí)調(diào)度，因此包括任務(wù)劃分模塊、映射模塊與調(diào)度模塊。所述驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層中集成了多種IP核的驅(qū)動(dòng)與輸入和輸出接口。所述通訊接口層包括硬件接口、軟件接口以及可重構(gòu)接口。本發(fā)明的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中任務(wù)執(zhí)行模型，包含四個(gè)階段變量分配階段、任務(wù)劃分階段、任務(wù)執(zhí)行階段以及任務(wù)同步階段構(gòu)成。所述變量分配階段，針對(duì)每個(gè)需要執(zhí)行的任務(wù)，獲取其輸入和輸出參數(shù)變量，并將其保存到內(nèi)部存儲(chǔ)緩沖中，作為后續(xù)工作的基礎(chǔ)。所述任務(wù)劃分階段，針對(duì)每個(gè)任務(wù)，確定運(yùn)行的目標(biāo)計(jì)算單元。所述任務(wù)執(zhí)行階段， 將任務(wù)通過(guò)互聯(lián)核通信機(jī)制將任務(wù)發(fā)送到混合系統(tǒng)中的計(jì)算單元中。所述任務(wù)同步階段， 當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢之后，進(jìn)行同步，并將結(jié)果返回用戶。本發(fā)明涉及一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)，具體涉及一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件及任務(wù)執(zhí)行模型。本發(fā)明提出的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件及任務(wù)執(zhí)行模型，能夠?yàn)楫悩?gòu)可重構(gòu)混合系統(tǒng)提供任務(wù)劃分調(diào)度等中間件支持，從而提高任務(wù)的執(zhí)行效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明提出的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)，提供了異構(gòu)多核可重構(gòu)硬件的抽象， 從而對(duì)可重構(gòu)多核系統(tǒng)提供了中間件支持。2、本發(fā)明提出的任務(wù)執(zhí)行模型，能夠?yàn)槿蝿?wù)提供運(yùn)行環(huán)境與劃分和調(diào)度的操作系統(tǒng)級(jí)支持，從而實(shí)現(xiàn)的任務(wù)的自動(dòng)劃分與動(dòng)態(tài)調(diào)度。綜上所述，本發(fā)明提供了一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件及任務(wù)執(zhí)行模型，其包括一個(gè)應(yīng)用程序管理層，一個(gè)任務(wù)劃分與調(diào)度層，驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層，以及通訊接口層所構(gòu)成。所述應(yīng)用程序管理層包括應(yīng)用程序接口與運(yùn)行時(shí)庫(kù)，所述任務(wù)劃分與調(diào)度層包括任務(wù)劃分模塊、映射模塊與調(diào)度模塊，所述驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層中集成了多種IP核的驅(qū)動(dòng)與輸入和輸出接口，所述通訊接口層包括硬件接口、軟件接口以及可重構(gòu)接口。本發(fā)明所涉及的任務(wù)執(zhí)行模型包含四個(gè)階段變量分配階段、任務(wù)劃分階段、任務(wù)執(zhí)行階段以及任務(wù)同步階段構(gòu)成。本發(fā)明提出的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件及任務(wù)執(zhí)行模型， 能夠?yàn)楫悩?gòu)可重構(gòu)混合系統(tǒng)提供任務(wù)劃分調(diào)度等中間件支持，從而提高任務(wù)的執(zhí)行效率。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1是本發(fā)明的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件層次化框圖；圖2是本發(fā)明所涉及的任務(wù)執(zhí)行模型包含四個(gè)階段的流程具體實(shí)施例方式上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例如圖1所示，為異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件層次化框圖，本發(fā)明涉及一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件及任務(wù)執(zhí)行模型，其包括一個(gè)應(yīng)用程序管理層，一個(gè)任務(wù)劃分與調(diào)度層，驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層，以及通訊接口層所構(gòu)成。所述應(yīng)用程序管理層包括應(yīng)用程序接口與運(yùn)行時(shí)庫(kù)，所述任務(wù)劃分與調(diào)度層包括任務(wù)劃分模塊、映射模塊與調(diào)度模塊，所述驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層中集成了多種IP核的驅(qū)動(dòng)與輸入和輸出接口，所述通訊接口層包括硬件接口、軟件接口以及可重構(gòu)接口。(1)應(yīng)用程序管理層
為了提供一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行環(huán)境，主要包括用戶運(yùn)行時(shí)庫(kù)。這些用戶庫(kù)以及與其它內(nèi)核庫(kù)是通過(guò)應(yīng)用編程接口(API)提供。API顯示一個(gè)高層次的抽象視圖，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)被定義的API，用戶界面將保持一個(gè)持久化單元，即使重新配置硬件，該API頁(yè)保持不變。此外，應(yīng)用程序管理層中集成運(yùn)行時(shí)分析模塊，以支持應(yīng)用程序的監(jiān)測(cè)和剖析技術(shù)。應(yīng)用程序管理層支持傳統(tǒng)的應(yīng)用程序的監(jiān)測(cè)和剖析方法，包括熱點(diǎn)分析，未初始化的內(nèi)存檢查，動(dòng)態(tài)的信息流跟蹤，數(shù)組邊界檢查，和軟錯(cuò)誤檢查操作。這些運(yùn)行時(shí)的監(jiān)測(cè)方法，能夠提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，以及可編程行。另外，通過(guò)分析獲得的熱點(diǎn)，可以獲得程序運(yùn)行的高頻率部分即熱點(diǎn)代碼，可用于指導(dǎo)IP配置。(2)任務(wù)劃分和調(diào)度層任務(wù)劃分和調(diào)度方法，在任務(wù)被發(fā)送到IP核之前，決定了任務(wù)在哪個(gè)功能單元上運(yùn)行。本發(fā)明的中間件和操作系統(tǒng)相比，提供了對(duì)自重構(gòu)的支持(如Xlinx DI5R或SR)，這使得系統(tǒng)擁有在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)重新配置的優(yōu)勢(shì)。靜態(tài)的核心模塊和重新配置模塊是單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的，其中只有重構(gòu)模塊是在運(yùn)行時(shí)重新配置，以減少比特流下載的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。在任務(wù)劃分和調(diào)度層，重新配置核心庫(kù)集成。在IP核重新配置之后，任務(wù)需要進(jìn)行重新劃分和調(diào)度。因此，任務(wù)與IP核的映射會(huì)被實(shí)時(shí)更新。對(duì)于每個(gè)IP核，具體任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，加速比，面積和功耗等被用戶進(jìn)行任務(wù)劃分，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的負(fù)載均衡和更高的吞吐量。由于FPGA是一個(gè)面積受限的平臺(tái)，不同IP核都在爭(zhēng)奪有限的硬件資源。任務(wù)調(diào)度的主要目的在于提高平臺(tái)吞吐量，以及FPGA的使用效率。(3)驅(qū)動(dòng)程序和I/O層為了利用集成在FPGA平臺(tái)的硬件資源，本層主要負(fù)責(zé)集成外設(shè)和存儲(chǔ)器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序。常用的驅(qū)動(dòng)程序主要包括互連驅(qū)動(dòng)程序是用來(lái)允許微處理器和IP內(nèi)核的應(yīng)用程序之間傳輸數(shù)據(jù)和控制消息通過(guò)總線或片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序用來(lái)訪問(wèn)本地文件。靜態(tài)比特流和局部配置比特流在文件系統(tǒng)中存儲(chǔ)。當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢后，結(jié)果將返回一個(gè)中斷信號(hào)，從而中斷控制器是主要負(fù)責(zé)多個(gè)任務(wù)返回?cái)?shù)據(jù)的傳輸。UART串口和定時(shí)器主要負(fù)責(zé)用戶調(diào)試。每個(gè)微處理器的本地存儲(chǔ)器存儲(chǔ)系統(tǒng)介紹。重構(gòu)控制器負(fù)責(zé)IP核的動(dòng)態(tài)重構(gòu)和運(yùn)行時(shí)配置。(4)通信接口層通信接口層負(fù)責(zé)進(jìn)行可重構(gòu)硬件平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸。平臺(tái)提供了 3種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型統(tǒng)一的軟件接口(USI)，統(tǒng)一的硬件接口(UHI)，和統(tǒng)一的重新配置接口(URI) =USI 主要用于兩個(gè)微處理器之間傳輸信息。USI中包含了系列庫(kù)函數(shù)。UHI主要用戶微處理器和硬件IP核之間的通信，并通過(guò)中斷控制器檢測(cè)互連的中斷請(qǐng)求。URI僅用于IP部分的比特流的重新配置。圖2是本發(fā)明所涉及的任務(wù)執(zhí)行模型包含四個(gè)階段的流程圖。一個(gè)具體的運(yùn)行時(shí) IP核的重構(gòu)流程示例如下(1)變量的分配階段任務(wù)表示為do_T_adder ( * in，* out)，* in表示輸入數(shù)組的起始地址，而* out 表示輸出數(shù)組。為了自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)相關(guān)，任務(wù)執(zhí)行模型需要收集每個(gè)發(fā)出的任務(wù)的所有操作數(shù)。但是，我們只能保持有限的操作數(shù)，而不是無(wú)限的用戶定義的變量(在大多數(shù)編程模型，用戶可以使用他們想要的任何操作數(shù))。因此，每個(gè)任務(wù)的操作數(shù)需要一個(gè)表項(xiàng)分配。 如果該表中沒(méi)有目前的變量，則變量將被隱式重命名一個(gè)內(nèi)部變量。(2)任務(wù)劃分階段任務(wù)被發(fā)送到計(jì)算單元之前，任務(wù)執(zhí)行模型必須決定任務(wù)運(yùn)行上的計(jì)算單元。在本發(fā)明中我們采取如下策略如果存在閑置的硬件IP核，將任務(wù)發(fā)送到硬件，否則，任務(wù)將被發(fā)送到通用處理器。(3)任務(wù)執(zhí)行階段計(jì)算單元在收到所有操作數(shù)之后會(huì)自動(dòng)開(kāi)始執(zhí)行。并通過(guò)中斷返回結(jié)果。一個(gè)中斷控制器檢測(cè)結(jié)果的中斷請(qǐng)求并更新任務(wù)變量。在任務(wù)執(zhí)行模型中，因?yàn)閺牟煌娜蝿?wù)的結(jié)果可能會(huì)在同一時(shí)間返回，故采用先到先得先服務(wù)的策略是用來(lái)處理中斷。(4)任務(wù)同步和提交一旦調(diào)度服務(wù)體檢測(cè)到所有的計(jì)算已完成單元執(zhí)行，則進(jìn)入同步階段。任務(wù)執(zhí)行模型利用一個(gè)柵同步機(jī)制。每個(gè)表都包含許多計(jì)算單元條目。該表跟蹤任務(wù)總數(shù)以及已經(jīng)完成的任務(wù)數(shù)。如果兩者相等，則標(biāo)志所有的任務(wù)均運(yùn)行結(jié)束，則可以進(jìn)行同步。在任務(wù)同步時(shí)，主要針對(duì)任務(wù)間的數(shù)據(jù)相關(guān)進(jìn)行檢查，并確保所有的任務(wù)都按順序返回。上述實(shí)例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)，其特征在于所述中間件系統(tǒng)包括向用戶提供應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境和編程接口的應(yīng)用程序管理層、負(fù)責(zé)進(jìn)行任務(wù)的劃分、映射和運(yùn)行時(shí)調(diào)度的任務(wù)劃分與調(diào)度層、集成了多種IP核的驅(qū)動(dòng)與輸入和輸出接口的驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層以及通訊接口層；所述應(yīng)用程序管理層提供應(yīng)用層需要的應(yīng)用程序接口與運(yùn)行時(shí)庫(kù)；所述任務(wù)劃分與調(diào)度層通過(guò)任務(wù)劃分模塊、映射模塊與調(diào)度模塊對(duì)任務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行劃分調(diào)度處理；所述驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層集成硬件驅(qū)動(dòng)利用FPGA平臺(tái)的硬件資源；所述通訊接口層負(fù)責(zé)進(jìn)行可重構(gòu)硬件平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)，其特征在于所述通訊接口層包括硬件接口、軟件接口以及可重構(gòu)接口 ；硬件接口用于微處理器和硬件IP核之間的通信，并通過(guò)中斷控制器檢測(cè)互連的中斷請(qǐng)求；軟件接口用于兩個(gè)微處理器之間傳輸信息；可重構(gòu)接口用于IP核的比特流的重新配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)用程序管理層集成運(yùn)行時(shí)分析模塊以監(jiān)測(cè)和剖析應(yīng)用程序。
4.一種權(quán)利要求1所述的異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行方法， 其特征在于所述方法包括以下階段(1)變量分配階段針對(duì)每個(gè)需要執(zhí)行的任務(wù)，獲取其輸入和輸出參數(shù)變量，并將其保存到內(nèi)部存儲(chǔ)緩沖中；(2)任務(wù)劃分階段針對(duì)每個(gè)任務(wù)，確定運(yùn)行的目標(biāo)計(jì)算單元；(3)任務(wù)執(zhí)行階段將任務(wù)通過(guò)互聯(lián)核通信機(jī)制將任務(wù)發(fā)送到混合系統(tǒng)中的計(jì)算單元中；(4)任務(wù)同步階段當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢之后，進(jìn)行同步，并將結(jié)果返回用戶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述方法變量分配階段時(shí)每個(gè)任務(wù)的操作數(shù)分配一個(gè)表項(xiàng)；如果該表中沒(méi)有目前的變量，則變量將被隱式重命名一個(gè)內(nèi)部變量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述方法任務(wù)劃分階段時(shí)是通過(guò)如下方法進(jìn)行劃分任務(wù)的如果存在閑置的硬件IP核，將任務(wù)發(fā)送到硬件，否則，任務(wù)將被發(fā)送到通用處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述方法任務(wù)執(zhí)行階段時(shí)通過(guò)中斷返回任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果，采用先到先得先服務(wù)的策略處理中斷請(qǐng)求。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述方法任務(wù)同步和提交階段采用柵同步機(jī)制，每個(gè)表都包含許多計(jì)算單元條目，該表跟蹤任務(wù)總數(shù)以及已經(jīng)完成的任務(wù)數(shù)；如果兩者相等，則標(biāo)志所有的任務(wù)均運(yùn)行結(jié)束，則可以進(jìn)行同步；在任務(wù)同步時(shí)，主要針對(duì)任務(wù)間的數(shù)據(jù)相關(guān)進(jìn)行檢查，并確保所有的任務(wù)都按順序返回。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種異構(gòu)多核可重構(gòu)混合系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)，其特征在于所述中間件系統(tǒng)包括向用戶提供應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境和編程接口的應(yīng)用程序管理層、負(fù)責(zé)進(jìn)行任務(wù)的劃分、映射和運(yùn)行時(shí)調(diào)度的任務(wù)劃分與調(diào)度層、集成了多種IP核的驅(qū)動(dòng)與輸入和輸出接口的驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層以及通訊接口層；所述應(yīng)用程序管理層提供應(yīng)用層需要的應(yīng)用程序接口與運(yùn)行時(shí)庫(kù)；所述任務(wù)劃分與調(diào)度層通過(guò)任務(wù)劃分模塊、映射模塊與調(diào)度模塊對(duì)任務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行劃分調(diào)度處理；所述驅(qū)動(dòng)與輸入/輸出層集成硬件驅(qū)動(dòng)利用FPGA平臺(tái)的硬件資源；所述通訊接口層負(fù)責(zé)進(jìn)行可重構(gòu)硬件平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)通過(guò)在運(yùn)行時(shí)對(duì)任務(wù)進(jìn)行相關(guān)性的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)并行化來(lái)提高平臺(tái)的吞吐率和系統(tǒng)的性能。該系統(tǒng)能夠?yàn)楫悩?gòu)可重構(gòu)混合系統(tǒng)提供任務(wù)劃分調(diào)度等中間件支持，從而提高任務(wù)的執(zhí)行效率。
文檔編號(hào)G06F9/48GK102508712SQ201110301739
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者馮曉靜, 周學(xué)海, 張軍能, 李曦, 王愛(ài)立, 王超, 陳香蘭, 陳鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院