[发明专利]基于处理器和FPGA混合架构的硬件线程执行方法

摘要

本发明公开了一种基于处理器和FPGA混合架构的硬件线程执行方法，该方法是在可执行文件中增加硬件段，以硬件线程的方式运行硬件功能，创建硬件线程来执行程序中计算密集的部分。本发明为软件硬件线程提供统一的线程控制块，统一了软硬件线程控制接口，简化了软硬件线程的控制和管理，并能够有效提高系统的计算性能。

主权项

1、一种基于处理器和FPGA混合架构的硬件线程执行方法，其特征在于包括：1)可执行文件生成过程程序生成可执行文件时，实现步骤：①在可执行文件中增加硬件节和硬件段，每一个硬件节由节头和节内容构成，节头定义了硬件节的类型、名称、起始地址、内容长度和节的目标FPGA型号，节内容保存指定FPGA型号的配置数据，每个硬件段包含一个单独的硬件节；②分别对程序的硬件代码进行综合，生成指定FPGA型号上的实现对应功能配置数据，并按①的格式组织为硬件节/段；③将程序的软件节/段和硬件节/段链接为一个可执行文件；可执行文件的头描述了各个程序段的类型、从文件头开始的偏移地址、程序空间中的首地址和大小；2)程序执行过程①可执行文件装载可执行文件包含有代码段、硬件段和数据段；可执行文件的装载实现步骤如下：I在系统内存中分配空间，数据段、代码段和硬件段装载到分配的内存空间中；II根据程序的执行流程，将最先执行到的硬件段预先配置到指定的FPGA设备上；②线程创建执行运行时线程的创建步骤如下：I根据加载的程序段的类型，判断所要创建的线程类型，然后生成相应的线程控制块，即软件线程控制块或硬件线程控制块；II如果要创建硬件线程，并且该硬件段已经配置到FPGA上，那么只需要构建该硬件段到对应硬件线程控制块的映射；III如果要创建硬件线程，但是该硬件段尚未配置到FPGA上，那么需要首先将该硬件段配置到指定类型的FPGA上，然后构建该硬件段到对于硬件线程控制块的映射；③线程结束I硬件线程执行完自身的任务后进入结束状态；II如果执行完的是独立的硬件线程，那么该硬件线程状态设置成完成状态，此时该硬件线程的FPGA运算资源以及硬件线程控制块都被回收；III如果执行完的非独立的硬件线程，也就是有其他线程在等待该硬件线程的执行结果，那么该硬件线程将保留执行结果，直到等待中的其他线程获取了该硬件线程的执行结果之后，该硬件线程的FPGA运算资源以及硬件线程控制块才被回收。