[发明专利]一种面向FFT和FIR的共享数据缓存结构及管理方法

权利要求书

1.一种可重构系统中面向FFT和FIR的共享存储器，其特征在于：基于传统的常规共享数据存储器，增加了一个FFT/FIR共享数据存储器；所述常规共享数据存储器：用于存储除FFT算法和FIR算法以外的常规算法的计算数据；所述FFT/FIR共享数据存储器：当可重构阵列进行的是FFT算法或FIR算法的计算时，用于存储计算数据；

所述FFT/FIR共享数据存储器包括：常数存储单元、片内外数据共享交互单元、片上中间数据存储单元；所述常数存储单元：用于存储FFT算法和FIR算法运算中所需的常数，即FFT算法运算中用到的旋转因子和FIR算法运算中用到的滤波系数；所述片内外数据共享交互单元：用于存储各个可重构阵列的输入数据以及各个可重构阵列的计算结果；所述片上中间数据存储单元：用于暂存在各个可重构阵列间进行交互的中间结果，具有两节拍结构的先进先出寄存器，也可通过节拍轮换操作实现并行读写；

其中，FFT为快速傅里叶变换，FIR为有限冲击响应；可重构系统中面向FFT和FIR的共享存储器也简称为可重构单元共享存储器。

2.根据权利要求1所述的可重构系统中面向FFT和FIR的共享存储器，具有两节拍存储区域结构，其特征在于：

对于一个包含N个可重构阵列的可重构架构，片内外数据共享交互单元相应划分为2N个存储区域，每个可重构阵列分别对应其中的2个存储区域，一个是单节拍存储区域，另一个是双节拍存储区域；在一次操作中，片外的输入数据首先被写入到片内外数据共享交互单元的单节拍存储区域中,然后被读出到相应的可重构阵列中进行处理,而该可重构阵列的输出数据则写入对应的双节拍存储区域中；下一次操作中，双节拍存储区域中的数据被对应的可重构阵列读出，而可重构阵列计算结果则写入对应的单节拍存储区域；存储区域节拍的切换通过配置完成；这样的两节拍存储区域结构，可通过节拍切换操作实现数据的快速存取以及并行读写，能够避免多个可重构阵列间的数据访问冲突。

3.根据权利要求1所述的可重构系统中面向FFT和FIR的共享存储器，具有两节拍先进先出寄存器结构，其特征在于：

内部结构为一个先进先出寄存器组，对于一个包含N个可重构阵列的可重构架构，共包含2N个先进先出寄存器，每个可重构阵列对应一对先进先出寄存器，一个是单节拍先进先出寄存器，另一个是双节拍先进先出寄存器；对于每一对两节拍先进先出寄存器，在一次操作中，非对应的可重构阵列可以对单节拍先进先出寄存器进行写操作，对应的可重构阵列可以对双节拍先进先出寄存器进行读操作，下一次读写操作中,对应的可重构阵列对单节拍先进先出寄存器进行读操作，非对应的可重构阵列对双节拍先进先出寄存器进行写操作，这样就能实现数据的并行读写，其中先进先出寄存器节拍的切换通过配置完成。

4.一种基于权利要求1-3任意一项所述的可重构系统中面向FFT和FIR的共享存储器的管理方法，其特征在于，针对不同的算法，对数据有不同的处理方法，所述不同的算法包括FFT算法、FIR算法和常规算法，具体步骤如下：

（1）片内外数据传输控制器通过访问片外存储接口将外部存储器的数据写入至可重构单元共享存储器中；对于常规算法，数据写入常规共享数据存储器中；对于FFT算法和FIR算法，数据写入FFT/FIR共享数据存储器中，其中，常数数据写入常数存储单元，操作数写入片内外数据共享交互单元；

（2）可重构单元共享存储器将（1）中读取的数据分步写入至可重构阵列中进行算术逻辑运算；对于FFT算法和FIR算法，数据通过片内外数据共享交互单元中的两节拍存储区域结构向可重构阵列传输；

（3）可重构阵列将需要在阵列间交互的中间数据存储至片上中间数据存储单元；对于FFT算法和FIR算法，数据在阵列间的交互通过两节拍先进先出寄存器完成；

（4）各可重构阵列将运算后所得最终输出数据写入可重构单元共享存储器中；对于FFT算法和FIR算法，输出数据写入片内外数据共享交互单元中的两节拍存储区域结构中；

（5）片内外数据传输控制器仲裁读写访问请求，并最终将结果从可重构单元共享存储器写入片外存储器。