本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可重構(gòu)系統(tǒng)配置控制器及其流水調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)計(jì)算技術(shù)的速度和靈活性要求越來(lái)越高，可重構(gòu)技術(shù)由于其能夠利用軟件編程實(shí)現(xiàn)算法到計(jì)算引擎的空間映射，使得通用集成電路在制成后仍具有定制能力，及時(shí)滿足不同算法的需求，而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

可重構(gòu)系統(tǒng)計(jì)算過(guò)程中需要根據(jù)數(shù)據(jù)流圖對(duì)可重構(gòu)計(jì)算陣列進(jìn)行配置。隨著可重構(gòu)系統(tǒng)面向應(yīng)用的計(jì)算復(fù)雜日益提高，導(dǎo)致計(jì)算數(shù)據(jù)量和配置量大幅增加，如何壓縮配置信息量，減少配置信息切換產(chǎn)生的功耗，提高運(yùn)算速度成為可重構(gòu)系統(tǒng)調(diào)度方法研究的重要內(nèi)容。

在配置功耗方面，配置信息存儲(chǔ)模塊訪問(wèn)產(chǎn)生的功耗在可重構(gòu)系統(tǒng)總功耗中占有較大比重。由于不同時(shí)段可重構(gòu)系統(tǒng)計(jì)算陣列執(zhí)行不同的計(jì)算，導(dǎo)致其配置信息及其配置量也不同?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)采用相同數(shù)據(jù)位寬讀取不等長(zhǎng)配置信息，導(dǎo)致配置信息無(wú)效讀取，即讀取的配置信息中包含無(wú)效內(nèi)容，產(chǎn)生不必要的配置存儲(chǔ)器訪問(wèn)功耗。

在配置性能方面，配置信息調(diào)度分為靜態(tài)流水和動(dòng)態(tài)流水兩種方式。在靜態(tài)流水調(diào)度中，等整個(gè)可重構(gòu)計(jì)算陣列完成配置包解析及配置組重構(gòu)后，才開(kāi)始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，配置包解析和配置組重構(gòu)的延時(shí)對(duì)性能造成影響。在動(dòng)態(tài)流水調(diào)度中，等部分可重構(gòu)計(jì)算陣列(如一個(gè)計(jì)算單元行)完成配置組重構(gòu)后，就開(kāi)始輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算，相比靜態(tài)流水方式能夠部分隱藏配置組重構(gòu)的時(shí)間從而提高性能。但即使如此，配置包解析過(guò)程仍然等待上一輪計(jì)算完成之后才開(kāi)始進(jìn)行，配置包解析導(dǎo)致的延時(shí)仍然存在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷的可重構(gòu)系統(tǒng)配置控制器及其流水調(diào)度方法。

技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的可重構(gòu)系統(tǒng)配置控制器，包括：

配置存儲(chǔ)模塊：包括配置包存儲(chǔ)器和配置組存儲(chǔ)器，其中，配置包存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)配置包，配置組存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)配置組；

配置包解析模塊：用于對(duì)配置包進(jìn)行解析，解析生成配置組索引和配置組有效標(biāo)志位，輸出至配置組讀取模塊；

配置組讀取模塊：用于根據(jù)配置組索引和配置組有效標(biāo)志位，從配置組存儲(chǔ)器讀取有效的配置組；

配置組重構(gòu)模塊：用于根據(jù)配置組的就位與否以及輸入數(shù)據(jù)的就位與否，啟動(dòng)或停止計(jì)算陣列的重構(gòu)過(guò)程和流水執(zhí)行過(guò)程。

進(jìn)一步，所述配置組中的每套配置信息包含多個(gè)算子的操作碼，不同算子操作碼根據(jù)該算子在計(jì)算過(guò)程中的重構(gòu)概率的高低進(jìn)行組織排序。

進(jìn)一步，所述配置組存儲(chǔ)器包括多個(gè)存儲(chǔ)器，不同算子的操作碼根據(jù)排序存儲(chǔ)到多個(gè)存儲(chǔ)器中；配置組讀取模塊在讀取配置組過(guò)程中，根據(jù)配置組索引定位待讀取的配置組存儲(chǔ)器，只讀取標(biāo)志位有效的配置組存儲(chǔ)器中的配置組。

本發(fā)明所述的可重構(gòu)系統(tǒng)配置控制器的流水調(diào)度方法，包括以下步驟：

s1：配置控制器上電，重置；

s2：配置包解析模塊對(duì)讀取自配置包存儲(chǔ)器的配置包進(jìn)行解析，生成配置組索引和配置組有效標(biāo)志位；

s3：配置組讀取模塊根據(jù)配置組索引和配置組有效標(biāo)志位，從配置組存儲(chǔ)器讀取有效的配置組；

s4：配置組重構(gòu)模塊判斷是否開(kāi)始數(shù)據(jù)輸入：如果是，則執(zhí)行步驟s5；否則，則重新執(zhí)行步驟s4；

s5：配置組重構(gòu)模塊對(duì)首級(jí)流水線進(jìn)行配置組重構(gòu)：如果完成首級(jí)流水線配置組重構(gòu)，則執(zhí)行步驟s6；否則，則重新執(zhí)行步驟s5；

s6：配置組重構(gòu)模塊對(duì)首級(jí)流水線進(jìn)行使能陣列的計(jì)算：如果開(kāi)始數(shù)據(jù)輸出或者已完成數(shù)據(jù)輸入，則執(zhí)行步驟s7；否則，則重新執(zhí)行步驟s6；

s7：配置包解析模塊判斷是否還有后續(xù)數(shù)據(jù)流圖的配置信息：如果有，則返回步驟s2；否則，則執(zhí)行步驟s8；

s8：配置組重構(gòu)模塊判斷是否完成數(shù)據(jù)輸出：如果是，則結(jié)束；否則，則重新執(zhí)行步驟s8。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1)降低了可重構(gòu)系統(tǒng)功耗。配置組信息中的算子操作碼在存儲(chǔ)過(guò)程中按重構(gòu)概率的高低進(jìn)行組織排序，重構(gòu)過(guò)程中根據(jù)任務(wù)的實(shí)際需求選擇性的讀取配置信息的有效部分。通過(guò)這種方式避免了配置信息讀取中的無(wú)效操作，減小了可重構(gòu)系統(tǒng)中配置信息讀取導(dǎo)致的功耗開(kāi)銷。

2)提高了可重構(gòu)系統(tǒng)的計(jì)算性能。在動(dòng)態(tài)流水調(diào)度過(guò)程中，將配置包解析和配置組重構(gòu)過(guò)程均隱藏于數(shù)據(jù)流圖的計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，減少了數(shù)據(jù)流水空閑時(shí)間，提高了系統(tǒng)的計(jì)算性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式中可重構(gòu)系統(tǒng)配置控制器的示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式中可重構(gòu)系統(tǒng)配置控制器的流水調(diào)度方法的工作流程圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式中某一輪運(yùn)算中最后一個(gè)待計(jì)算數(shù)據(jù)輸入計(jì)算陣列結(jié)束的時(shí)間早于該輪第一個(gè)待輸出數(shù)據(jù)開(kāi)始輸出時(shí)間時(shí)的流水調(diào)度方法的示意圖；

圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式中某一輪運(yùn)算中最后一個(gè)待計(jì)算數(shù)據(jù)輸入計(jì)算陣列結(jié)束的時(shí)間晚于該輪第一個(gè)待輸出數(shù)據(jù)開(kāi)始輸出時(shí)間時(shí)的流水調(diào)度方法的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的介紹。

本具體實(shí)施方式公開(kāi)了一種可重構(gòu)系統(tǒng)配置控制器，如圖1所示，包括：

配置存儲(chǔ)模塊：包括配置包存儲(chǔ)器和配置組存儲(chǔ)器，其中，配置包存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)配置包，配置組存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)配置組；

配置包解析模塊：用于對(duì)配置包進(jìn)行解析，解析生成配置組索引和配置組有效標(biāo)志位，輸出至配置組讀取模塊；

配置組讀取模塊：用于根據(jù)配置組索引和配置組有效標(biāo)志位，從配置組存儲(chǔ)器讀取有效的配置組；

配置組重構(gòu)模塊：用于根據(jù)配置組的就位與否以及輸入數(shù)據(jù)的就位與否，啟動(dòng)或停止計(jì)算陣列的重構(gòu)過(guò)程和流水執(zhí)行過(guò)程。

其中，配置組中的每套配置信息包含多個(gè)算子的操作碼，不同算子操作碼根據(jù)該算子在計(jì)算過(guò)程中的重構(gòu)概率的高低進(jìn)行組織排序。

如圖1所示，假設(shè)某配置組存儲(chǔ)模塊由m個(gè)存儲(chǔ)器組成，總位寬為n比特，(其中，第i個(gè)存儲(chǔ)器的位寬為ni比特，)。在配置信息切換的過(guò)程中，配置組讀取模塊根據(jù)配置組索引定位待讀取的配置組存儲(chǔ)器，根據(jù)配置組有效標(biāo)志位只讀取標(biāo)志位有效的存儲(chǔ)器中的配置組。然后配置組重構(gòu)模塊將有效后的配置信息傳輸?shù)接?jì)算陣列，對(duì)計(jì)算陣列進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。假設(shè)某位寬為n的配置組信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1至存儲(chǔ)器m中，其中第1至k個(gè)存儲(chǔ)器的位寬為比特的數(shù)據(jù)為當(dāng)前計(jì)算陣列需要切換的配置信息，第k+1至m個(gè)存儲(chǔ)器的位寬為比特的數(shù)據(jù)為當(dāng)前計(jì)算陣列不需要切換的配置信息，則在配置包解析獲得的配置組有效標(biāo)志位中，前k個(gè)配置組存儲(chǔ)器的標(biāo)志位為有效，對(duì)其進(jìn)行讀操作，第k+1至m個(gè)配置組存儲(chǔ)器的標(biāo)志位為無(wú)效，不對(duì)其進(jìn)行讀操作，由此讀取得到有效的比特配置信息。

配置組存儲(chǔ)器包括多個(gè)存儲(chǔ)器，不同算子的操作碼根據(jù)排序存儲(chǔ)到多個(gè)存儲(chǔ)器中；配置組讀取模塊在讀取配置組過(guò)程中，根據(jù)配置組索引定位待讀取的配置組存儲(chǔ)器，只讀取標(biāo)志位有效的配置組存儲(chǔ)器中的配置組。

圖2為本具體實(shí)施方式的可重構(gòu)系統(tǒng)配置控制器的流水調(diào)度方法的工作流程圖。可重構(gòu)系統(tǒng)的流水調(diào)度方法，其計(jì)算時(shí)數(shù)據(jù)在計(jì)算陣列中流水執(zhí)行，整個(gè)計(jì)算陣列在每一輪運(yùn)算中都依次經(jīng)歷配置信息切換、數(shù)據(jù)輸入并進(jìn)行運(yùn)算以及數(shù)據(jù)輸出三個(gè)階段。配置信息在切換的過(guò)程中包括兩個(gè)步驟，配置包的解析和配置組的重構(gòu)，并且兩者分別隱藏于不同的數(shù)據(jù)流圖當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)流水調(diào)度，具體包括如下步驟：

s1：配置控制器上電，重置；

s2：配置包解析模塊對(duì)讀取自配置包存儲(chǔ)器的配置包進(jìn)行解析，生成配置組索引和配置組有效標(biāo)志位；

s3：配置組讀取模塊根據(jù)配置組索引和配置組有效標(biāo)志位，從配置組存儲(chǔ)器讀取標(biāo)志位有效的配置組；

s4：配置組重構(gòu)模塊判斷是否開(kāi)始數(shù)據(jù)輸入：如果是，則執(zhí)行步驟s5；否則，則重新執(zhí)行步驟s4；

s5：配置組重構(gòu)模塊對(duì)首級(jí)流水線進(jìn)行配置組重構(gòu)：如果完成首級(jí)流水線配置組重構(gòu)，則執(zhí)行步驟s6；否則，則重新執(zhí)行步驟s5；

s6：配置組重構(gòu)模塊對(duì)首級(jí)流水線進(jìn)行使能陣列的計(jì)算：如果開(kāi)始數(shù)據(jù)輸出或者已完成數(shù)據(jù)輸入，則執(zhí)行步驟s7；否則，則重新執(zhí)行步驟s6；

s7：配置包解析模塊判斷是否還有后續(xù)數(shù)據(jù)流圖的配置信息：如果有，則返回步驟s2；否則，則執(zhí)行步驟s8；

s8：配置組重構(gòu)模塊判斷是否完成數(shù)據(jù)輸出：如果是，則結(jié)束；否則，則重新執(zhí)行步驟s8。

具體的，步驟s6為：當(dāng)前一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的完成數(shù)據(jù)輸入時(shí)間早于數(shù)據(jù)開(kāi)始輸出的時(shí)間，則在前一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的完成數(shù)據(jù)輸入時(shí)開(kāi)始下一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的配置，執(zhí)行步驟s7；當(dāng)前一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的完成數(shù)據(jù)輸入時(shí)間晚于數(shù)據(jù)開(kāi)始輸出的時(shí)間，則在前一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的開(kāi)始數(shù)據(jù)輸出時(shí)開(kāi)始下一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的配置，執(zhí)行步驟s7；否則，則重新執(zhí)行步驟s6。

步驟s6中，當(dāng)陣列首級(jí)完成配置時(shí)，配置控制器發(fā)出計(jì)算使能并同時(shí)配置下一級(jí)流水線。每一級(jí)流水線完成配置后使能陣列的計(jì)算，通過(guò)動(dòng)態(tài)流水調(diào)度，將配置組重構(gòu)時(shí)間隱藏于當(dāng)前數(shù)據(jù)流圖的計(jì)算中。

步驟s7中，當(dāng)當(dāng)前任務(wù)還有后續(xù)未完成數(shù)據(jù)流圖時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)流水調(diào)度，將下一個(gè)配置包的解析時(shí)間隱藏于當(dāng)前數(shù)據(jù)流圖的計(jì)算中。

圖3為本發(fā)明中當(dāng)某一輪運(yùn)算中步驟s6的判斷條件中前一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的完成數(shù)據(jù)輸入時(shí)間早于數(shù)據(jù)開(kāi)始輸出的時(shí)間時(shí)的流水調(diào)度方法的示意圖。其中，cpm,cm,dfg-in,dfg-out分別代表配置包解析，配置組重構(gòu)，待計(jì)算數(shù)據(jù)的輸入和輸出過(guò)程。如圖假設(shè)第k張數(shù)據(jù)流圖的最后一個(gè)待計(jì)算數(shù)據(jù)輸入計(jì)算陣列結(jié)束的時(shí)間t1早于該數(shù)據(jù)流圖第一個(gè)待輸出數(shù)據(jù)開(kāi)始輸出的時(shí)間t2，則第k+1張數(shù)據(jù)流圖的配置包解析開(kāi)始時(shí)間為t1。

圖4為本發(fā)明中當(dāng)某一輪運(yùn)算中步驟s6的判斷條件中前一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的完成數(shù)據(jù)輸入時(shí)間晚于數(shù)據(jù)開(kāi)始輸出的時(shí)間時(shí)的流水調(diào)度方法的示意圖。如圖假設(shè)第k張數(shù)據(jù)流圖的第一個(gè)待輸出數(shù)據(jù)開(kāi)始輸出的時(shí)間t2早于該數(shù)據(jù)流圖最后一個(gè)待計(jì)算數(shù)據(jù)輸入計(jì)算陣列結(jié)束的時(shí)間t1，則第k+1張數(shù)據(jù)流圖的配置包解析開(kāi)始時(shí)間為t2。