[发明专利]FPGA动态部分可重构区域的配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及现场可编程门阵列技术领域，特别涉及一种FPGA动态部分可重构区域的配置方法。

背景技术

现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）技术具有现场编程（On-site Programming）和可重编程（Re-programming）的灵活性，它通过加载完整的配置文件实现对芯片整体功能的重构，使得在保证芯片运行速度的基础上避免了旧芯片的浪费。

当前主流动态重构设计已完成了逻辑综合，并且随着物理网表文件的生成，系统模块的详细调度也可相应的确定。由于动态模块是以分时的形式共享重构区域，使共享动态区域的几个动态模块在运行时间上不能有重叠。如果产生重叠，一旦系统运行到需要分时共享一个动态区域的多个动态模块同时运行的时候，必然存在不能被及时装入芯片的动态模块，系统也就不能够正确地执行下去。另外，也有部分学者提出将同时完成划分、调度以及任务在可重构区域上的线性（Linear）布局。这种方式是在每个任务需要占据若干片上完整的资源列的条件下成立，然而随着动态部分可重构技术的发展已不满足该条件。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明需要提供一种FPGA动态部分可重构区域的配置方法。该配置方法可以解决功能模块在时间片上的不能叠加且数据处理速度和效率低的问题。

有鉴于此，本发明的实施例提出一种FPGA动态部分可重构区域的配置方法，包括以下步骤：执行表生成步骤，根据调度区间中多个功能模块的运行信息，生成表示所述调度区间的每个时间片上的功能模块运行状态的执行表；互斥图生成步骤，根据所述执行表生成所述多个功能模块的互斥图，所述互斥图描述所述多个功能模块在时间上的非并发关系；交集图生成步骤，根据所述多个功能模块在时间上的非并发关系，选取满足非并发约束的多个功能模块的集合作为交集图节点，生成交集图；候选重构集组合步骤，计算多个交集图节点的权值，并将所述多个交集图节点中满足非并发约束的交集节点组合成多组候选重构集；权值计算步骤，计算每组所述候选重构集的权值之和；面积计算步骤，计算每组所述候选重构集的占用面积与未在候选重构集中的功能模块的占用面积之和；可重构模块确定步骤，按照所述权值之和最大且所述占用面积小于所述调度区间总面积的方式确定候选重构集，将对应的功能模块配置到所述FPGA动态部分可重构区域。

根据本发明实施例的方法，通过计算交集图节点的重构权值最大且占用面积满足条件的功能模块配置到重构区域，可有效地利用片上的资源,降低重构时延,提高可重构系统的处理速度和效率。

在本发明的一个实施例中，所述交集图生成步骤中，所选取的满足非并发约束的多个功能模块的集合中，如果其中包含的多个功能模块之间的资源请求差异超过了预设的阈值，则不选取为交集图节点。

在本发明的一个实施例中，所述候选重构集组合步骤具体为，在所述多个交集图节点中选取满足所述非并发约束的至少两个交集图节点构成一组候选重构集，通过对所述多个交集图节点中满足所述非并发约束的所有交集图节点进行组合得到所述多组候选重构集。

在本发明的一个实施例中，所述权值计算步骤具体包括：计算所述每组候选重构集中所述交集图节点的配置帧数量；根据所述配置帧数量和配置端口的最大带宽分别得到所述每组候选重构集中对应交集图节点的权值；以及将对应候选重构集中的多个交集图节点的权值相加得到所述每组候选重构集的权值之和。

在本发明的一个实施例中，所述配置帧数量通过如下公式获得，所述公式为，其中，cf_i为交集图中节点i（也是候选重构集中的节点i）的配置帧数量，num_types为该节点中对应的功能模块所用的资源种类数目，area_k为资源k对应的面积，max_demand_k为在该功能模块中用到资源k的最大数目，area_RF为每个可重构配置帧的面积，u_k表示第k种资源构成的一个RF所对应的CF的个数。在本发明的一个实施例中，所述每个交集图节点的权值通过如下公式获得，所述公式为，RD_PRR_j=cf_j×W_f/R_s，其中，RD_PRR_j为交集图中节点i的权值，cf_j为交集图中节点i的配置帧数量，W_f为每个配置帧的大小，R_s为配置端口的最大带宽。