基于SystemC的动态可重构SoC系统级建模框架研究-通信与信息系统专业论文.docxVIP

摘 要 摘 要 可重构系统使用基于空间的并行执行方式提升算法速度，并可通过运行时动 态重构匹配算法特征，能提供专用集成电路的高效性和通用微处理器的灵活性， 是一种高效的计算体系结构，在高密度信号处理和嵌入式系统等应用领域具有广 阔的发展前景。 可重构技术在给系统带来较高的性能和灵活性的同时，也为系统的设计空间 引入了新的维度，使得系统设计更为灵活，系统性能评估与优化更为困难。在其 巨大的设计空间中，如何优化可重构计算方案，有效的利用动态可重构逻辑资源 以获得最佳的系统性能，是可重构计算解决方案设计初期的一项十分重要的工作， 也是当前设计动态可重构系统的主要难题之一。针对上述问题，本文提出了动态 可重构 SoC 系统级分层建模方法和基于 SystemC 的建模框架，主要包括以下内容。 首先简要介绍了可重构系统的体系结构和可重构系统设计的关键方法，指出 SystemC 语言系统级建模在可重构 SoC 软硬件协同设计中的优势。 其次分析了可重构系统建模的难点，提出一种基于接口的系统级分层建模方 法；在分析可重构结构模型的基础上，给出可重构系统的参数化结构模型；根据 可重构系统的特性，改进了可重构系统的任务模型。 接着以 SystemC 为系统级设计语言，建立了一个可重构 SoC 系统级模型框架， 对模型各模块和模块间交互关系进行了详细描述；并给出可重构资源管理模型， 介绍了资源编码矩阵和最大空闲矩形扫描方法。 最后分析了可重构资源管理模型中最大空闲矩形扫描方法的效率和以最大空 闲矩形平均面积为布局代价的布局质量，并从调度长度、资源利用率等方面，对 该建模框架下可重构协处理器中的任务调度、布局及重构行为等进行了详细的仿 真分析。 关键词：可重构计算，系统级建模，软硬件协同设计，资源管理 I ABSTRACT ABSTRACT Reconfigurable system is a highly effective computing architecture, which combines the advantages of ASIC and the general purpose microprocessor. It can provide high implementation efficiency by using space-based parallel execution and get great flexibility by reconfiguring their hardware to match algorithm feature at run-time. Reconfigurable computing has started to play an important role in embedded systems and high-performance computing. The introduction of reconfiguration technology enables the system has higher performance and flexibility, but also adds several new dimensions to the system design-space. These new dimensions have made it more difficult to evaluate and optimize the performance of system designs. How to optimize reconfigurable computing solutions and make use of dynamic reconfigurable logic resources more effectively to get the best system performance, is a very important early work and one of the major challenges in the design of reconfigurable system. Because of this, this thesis proposes a system-level layered modeling method and a SystemC-based modeling framework for dynamically reconfigurable SoC. This thesis mainly consists of the following parts. The first part introduces the reconf