[发明专利]一种面向动态部分可重构系统任务布局的快速搜索方法

说明书

本发明公开一种面向动态部分可重构系统任务布局的快速搜索方法，属于FPGA可重构资源管理的技术领域。该方法首先使用资源分布序列、靶标基因序列和靶标距离序列对支持动态部分重构的FPGA的异质可重构资源进行建模；接着使用特征尺寸描述符、特征靶标基因序列和特征靶标距离序列对任务的资源区域特征进行建模；然后使用二步搜索机制实现任务可行布局位置起始靶标基因的快速定位；最后将可行布局位置的起始靶标基因作为锚点，对行和列进行扩展，得到任务可行布局位置集合并存储其信息。本发明通过搜索任务相符的特征靶标基因序列，大幅缩小了任务可行布局位置的搜索范围，有效降低了搜索时间，显著提高了任务布局效率。

技术领域

本发明属于FPGA可重构资源管理的技术领域，涉及动态部分可重构系统的任务布局，特别是一种面向基于异质结构FPGA的动态部分可重构系统任务布局的快速搜索方法。

背景技术

FPGA兼有通用处理器的灵活性和专用集成电路的高效性。基于FPGA的动态部分可重构系统能够并行执行多个任务，并允许对每个任务进行在线实时加载或卸载，而保持其余任务不间断运行，在可重构计算、边缘计算、云计算加速等领域具有广阔应用前景。目前，基于FPGA的动态部分可重构系统可并行实现的任务数量越来越多，在提高系统灵活性、系统功能的复杂性和时效性的同时，也对可重构资源的管理和任务的快速布局提出了挑战。

目前，大多数可重构资源管理方法针对同质可重构结构开发，任务管理方法也大都假定FPGA资源均匀同质。然而，现代通用FPGA多采用异质结构，其可重构资源包括可配置逻辑单元CLB、块状存储器BRAM和数字信号处理单元DSP等。不同资源数量不同，且在FPGA资源平面上的地理分布并不均匀；同时，实际任务所需资源类型往往也非单一匀质。对于异质架构，任务的布局位置受异质资源特定位置的限制。在异质结构的FPGA上进行资源类型搜索相对同质资源更为复杂，传统遍历式搜索方式效率低下，搜索时间冗长。本发明专利是针对上述问题提出的一种在异质结构FPGA上寻找任务可行布局位置的快速搜索方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提出一种面向动态部分可重构系统的异质结构上任务可行布局位置查找的快速搜索方法。本发明利用FPGA上数量相对较少的异质资源BRAM和DSP作为搜索靶标，将BRAM和DSP资源列的分布规律定义为“靶标基因序列(target gene sequence，TGS)”，通过搜索特征靶标基因序列快速确定任务可行域范围，有效减少搜索复杂度，大幅缩减搜寻任务可行域耗时。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种面向动态部分可重构系统任务布局的快速搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用资源分布DNA序列GS、靶标基因序列TGS和靶标距离序列MES对支持动态部分重构的FPGA的异质可重构资源进行建模；

(2)使用特征尺寸描述符RRS_Ti、特征靶标基因序列TGS_Ti和特征靶标距离序列MES_Ti对待布局任务T_i的资源区域特征进行建模；

(3)使用先根据特征靶标基因序列TGS_Ti粗搜索、再依据特征靶标距离序列MES_Ti除伪的二步搜索机制实现待布局任务T_i可行布局位置起始靶标基因的快速定位；

(4)将步骤(3)所述可行布局位置的起始靶标基因作为锚点，进行列扩展和行扩展，得到待布局任务T_i可行布局位置集合，并将其信息存储至可行布局位置列表。

进一步地，所述步骤(1)的具体实现方法如下：

(1.1)使用细胞基元CP描述FPGA资源平面上一列最小等高CLB、BRAM或DSP资源，作为划分可重构区域的最小单元，待布局任务T_i资源区域的宽度和高度均为CP的整数倍；