FPGA混合架构的软硬件任务迁移研究

由于CPU的通用性好，但是性能差；而可重构硬件并行加速性能好，但配置代价大及加速类型的局限，从而CPU/FPGA混合架构成为可重构计算的重要形式，它兼顾了硬件加速的高性能和软件的通用灵活性。针对软硬件混合任务的调度大致可以分为两类，第一类是不允许抢占运行时任务，之前的绝大多数研究都属于此类，但是这大大的限制了系统的灵活性和性能；另一类则是允许对运行时任务的抢占，然后根据需求在软件或者硬件上恢复被抢占任务的执行，但由于一方面，抢占的实现需要硬件的底层支持，另一方面软硬件任务的差异性使被抢占的任务以不同形态在不同平台继续运行变的困难，所以目前这一类的研究相对较少。 　　 为了支持可抢占硬件任务及软硬件任务迁移，本文提出了支持运行时任务抢占和软硬件任务迁移的系统框架，抢占迁移机制。框架中的可重构设备中对每个可重构区域增加了额外的中间数据存储器，用于对可重构任务中执行到预设的抢占点时输出的中间数据的存储。同时新增了一个可重构任务迁移管理器用于对可重构任务中断和恢复的管理。本文通过对任务流图及可重构任务配置比特流的分析，确定出需保存数据小的点，然后通过插入信号来将这些点预设为抢占点。提出了适合新框架下的调度算法。由于增加了软硬件迁移的过程，本文在原有调度算法的基础上加入了对迁移的支持以适应新的框架。增加专用命名模块来解决任务迁移后的重定位问题。由于支持软硬件任务之间任务的迁移，同一个硬件任务在不同时刻可能存在于不同的可重构区域内，本文最后还针对NoC互联的可重构架构提出增加专用命名模块来提供命名服务，使任务间通过任务名称通讯，从而保证了任务间的正常通讯。 　　 实验表明，本文提出的迁移调度算法能有效的提高硬件任务的接受率12.94％。因而本文提出的支持运行时任务抢占和软硬件任务之间迁移的系统可以有效的提高整体性能。

点击标签浏览更多相关技术资料资源：