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《合肥工业大学》 2006年
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动态可重构协处理器研究

宋宇鲲  
【摘要】:自20世纪80年代以来,随着各种可重构技术的出现,一种建立在电路重构原理上的可重构计算成为国际学术界研究的热点,基于可重构计算概 念的可重构计算机更是目前高性能计算机研究的一个重要方向。学术界逐渐达成的一个共识认为,由动态可重构协处理器阵列组成的多核CPU将是未来高性能计算机的主要特征,它集成了多核技术、分布式计算技术、可重构技术等重要前沿技术。其中,作为核心技术之一的可重构协处理器的重构模式研究具有重要的战略意义。 可重构协处理器的重构模式可分为两个大的类别:阵列并行模式和流水模式。两种重构模式的硬件基础都是相似的可重构单元组成的阵列,但至今尚未见到将两种模式统一在一起的报道。本文首次尝试了这项工作,设计了一款兼有上述两种工作模式的动态可重构协处理器——DReAC(Dynamically Reconfigurable Array Coprocessor)。论文详细阐述了DReAC的结构、重构方式以及阵列的优化技术,同时也研究了DReAC的应用问题。 论文从下列角度研究了DReAC本身: ·给出了DReAC的结构模型和行为模型,在此基础上建立了一个完整的可重构协处理器,为整个论文的工作提供了研究平台; ·研究了DReAC协处理器的主要组成部分:全局管理器、可重构处理单元和可重构计算阵列之间的有效整合问题,建立了一套独立的2级重构管理机制,该机制赋予DReAC强大的MIMD(Multiple Instruction Multiple Data)数据处理能力,同时赋予DReAC丰富多样的重构形式; ·设计了全局管理器的功能,定义了控制指令字格式; ·讨论了可重构处理单元的逻辑功能与优化过程,并定义了可重构处理单元的配置指令格式; ·研究了可重构计算阵列内部互连网络的拓扑形式和优化问题; ·建立了有回绕2维网格结构模型,并使用该模型研究在不同延迟情况下的阵列利用率,为探索可重构阵列的参数优化提供了实验依据。 论文从下列角度研究了DReAC的应用问题: ·初步探讨了应用算法在DReAC协处理器中运行的优化问题,建立了可重构计算阵列的利用率模型,并使用该模型作为工作模式选择的判据,为各种应用问题选择在DReAC中的最佳实现方式提供了依据,并通过实验证明了该判据的有效性; ·利用DReAC实现了几种典型算法,并与同类可重构协处理器的性能做了对比。实验结果显示DReAC协处理器的性能全面超过了同类其他系统。 最后,文中还指出了DReAC协处理器有待完善的地方,为下一步研究工作指明了方向。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP332

【引证文献】
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1 陆雯青;基于多类型运算单元的动态可重构基带处理架构与电路设计方法研究[D];复旦大学;2011年
2 赵爽;应用于无线通信基带算法的可重构处理平台及典型算法实现[D];复旦大学;2010年
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1 王玉良;面向密码算法的粗粒度可重构结构研究与设计[D];解放军信息工程大学;2010年
2 强倩;面向视频处理的可重构计算系统结构设计[D];上海交通大学;2010年
3 陈迎春;DReNoC:基于片上网络的动态可重构计算系统研究与实现[D];合肥工业大学;2010年
4 郑丹;典型视频解码算法在可重构计算处理器上的映射与实现[D];合肥工业大学;2012年
【参考文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 尹勇生;可重构多流水计算系统研究[D];合肥工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 杨宇,毛志刚,来逢昌;字长可重构流水线CORD IC设计[J];固体电子学研究与进展;2005年03期
2 窦勇;邬贵明;徐进辉;周兴铭;;支持循环自动流水线的粗粒度可重构阵列体系结构[J];中国科学(E辑:信息科学);2008年04期
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4 陈振宇;王立志;杨勇;;一种可重构流水线ADC的设计[J];现代电子技术;2012年12期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 严明;面向领域应用的异构多核SoC系统结构设计与优化[D];国防科学技术大学;2011年
2 杜高明;MPSoC-NoC多核体系结构及原型芯片实现技术研究[D];合肥工业大学;2007年
3 刘守山;超声数字信号处理系统可重构架构的研究[D];浙江大学;2007年
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1 邓朋法;基于FPGA的可重构SHA安全芯片设计[D];大连海事大学;2011年
2 王鹏;基于SystemC的动态可重构SoC系统级建模框架研究[D];电子科技大学;2011年
3 崔晓;可重构运算系统的多媒体处理算法模板库研究[D];上海交通大学;2011年
4 曹超;面向可重构阵列任务编译的循环变换技术研究[D];上海交通大学;2011年
5 刘禹成;面向密集数据并行计算的可重构线性阵列处理器架构的设计[D];上海交通大学;2011年
6 熊一舟;面向视频解码应用的可重构架构的模板设计与建模[D];上海交通大学;2012年
7 杨博涵;针对多媒体图像处理的可重构处理元设计[D];西北工业大学;2005年
8 李明;几种多媒体处理算法在RCA上的映射[D];西北工业大学;2005年
9 白永强;面向多媒体的粗粒度可重构处理单元的结构研究[D];西北工业大学;2006年
10 邬贵明;基于循环流水化的粗粒度可重构体系结构研究[D];国防科学技术大学;2006年
【同被引文献】
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3 季爱明;沈海斌;严晓浪;;异步可重构结构设计[J];电路与系统学报;2007年02期
4 季爱明;沈海斌;严晓浪;;粗粒度可重构结构的性能估计方法[J];电路与系统学报;2007年03期
5 李冰;夏克维;梁文丽;;基于流水线结构的可重构AES算法IP核的硬件实现(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2010年01期
6 秦福高;WLAN的技术发展及应用前景[J];电脑知识与技术;2005年11期
7 梁凡;AVS视频标准的技术特点[J];电视技术;2005年07期
8 李丽;许居衍;;片上网络技术发展现状及趋势浅析[J];电子产品世界;2009年01期
9 戴紫彬;孟涛;朱忠义;张永福;;可适配模乘运算指令研究[J];电子技术应用;2007年10期
10 覃祥菊,朱明程,张太镒,魏忠义;FPGA动态可重构技术原理及实现方法分析[J];电子器件;2004年02期
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1 李映;[N];中国电子报;2007年
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1 朱霞;线程级并行的硬件技术研究[D];西北工业大学;2003年
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3 韩益锋;射频识别阅读器的研究与设计[D];复旦大学;2005年
4 罗赛;可重构计算系统体系结构研究与实现[D];中国科学技术大学;2006年
5 古海云;可重构SoC设计技术研究[D];东南大学;2006年
6 沈英哲;可重构计算系统中软硬件代码划分技术研究[D];中国科学技术大学;2007年
7 杜高明;MPSoC-NoC多核体系结构及原型芯片实现技术研究[D];合肥工业大学;2007年
8 赵学秘;可编程密码处理器关键技术研究与实现[D];国防科学技术大学;2006年
9 岳虹;嵌入式异构多核处理器设计与实现关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
10 孙康;可重构计算相关技术研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李明;几种多媒体处理算法在RCA上的映射[D];西北工业大学;2005年
2 白永强;面向多媒体的粗粒度可重构处理单元的结构研究[D];西北工业大学;2006年
3 孟强;可扩展的RSA公钥密码协处理器研究与设计[D];解放军信息工程大学;2007年
4 卫学陶;GF(2~m)域上可配置椭圆曲线密码系统的设计与硬件实现[D];解放军信息工程大学;2007年
5 杨晓辉;面向分组密码处理的可重构设计技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
6 贺圆圆;面向图像处理的可重构计算系统结构[D];大连理工大学;2008年
7 朱文;GRCC一种通用型可重构处理器[D];上海交通大学;2008年
【二级引证文献】
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1 王侃文;领域专用可重构计算结构研究[D];复旦大学;2011年
【二级参考文献】
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1 兰海滨,罗鹏飞;卡尔曼滤波的心动阵列实现研究[J];国防科技大学学报;2000年01期
2 钱博森;直接可编程树型结构函数[J];计算机学报;1996年05期
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2 海尔GO物流负责人 王正刚;物流供应链优化实现资源增值[N];中国电子报;2009年
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