嵌入式系统软硬件划分技术研究

【摘要】： 软硬件划分是软硬件协同设计的关键技术之一,划分结果对最终的设计方案有非常重要的影响。软硬件划分主要包括:处理单元分配、任务指派和任务调度三个方面,根据系统的结构可分为二向划分、多向划分和动态可重构系统划分;根据优化目标的数量,可分为单目标划分和多目标划分。论文深入研究了嵌入式系统的软硬件划分技术,主要包括四个方面的内容。 首先以实时信息处理系统为例研究了单目标二向划分,根据二向划分的特点,采用列表调度的思想,提出了一种构造式单目标二向划分算法,定义了系统资源紧迫度和节点局部属性两个评价度量,在遍历系统任务图的同时确定系统任务的映射域和开始时间,通过动态调整映射目标避免陷入局部最优。 然后研究了单目标多向划分,通过对多向划分问题及现有算法的分析,提出了一种基于搜索式算法的单目标多向划分算法,采用遗传算法求解处理单元分配问题,高效、异构任务调度算法完成任务的指派和调度,在一个循环内完成种群内所有个体的划分。 在多目标多向划分中,针对适应度赋值和新种群生成这两个问题进行了重点研究,提出了一种基于Pareto排序的多目标多向划分算法,将Pareto方法和遗传算法紧密结合在一起,根据个体的Pareto等级和共享度确定其适应度,采用父种群和子种群共同构成新种群的策略,由遗传算法完成对解空间的搜索。 最后研究了动态可重构系统的软硬件划分,在前人工作的基础上提出了一种映射算法。在映射过程中,首先根据资源约束进行初始映射,然后加入重构时间、DRL单元数量等参数,采用context预读取技术对系统任务作进一步的映射,以减小系统重构延迟,缩短系统执行时间。