[发明专利]一种高效动态软硬件划分方法

摘要

一种高效动态软硬件划分方法，用于嵌入式系统的设计，包括1)建立软硬件划分问题的精确数学模型；2)针对约束条件中系数矩阵中系数的相关性，将精确数学模型化简为低维度的简单模型；3)选用自动划分算法，求解步骤2)的简化模型，得到最优软硬件划分方案，并记录算法求解的运行时间，观察自动划分算法对简化模型求解的效率；4)验证软硬件划分方案的可行性；5)输出最优软硬件划分方案。本发明能降低模型的复杂度，使自动划分算法对模型求解的时间大大减少，提高了划分算法的求解效率，尤其对大规模软硬件划分来说，速度会很明显地得到提升，使得解决大规模的复杂软硬件划分成为一种可能，提高了模型适用的范围。 1

主权项

1.一种高效动态软硬件划分方法，用于嵌入式系统的设计，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立软硬件划分问题的精确数学模型，假设有n个任务节点和m个约束条件，系统执行时间作为优化目标函数，建立如下所示的精确数学模型：

式中，x_i代表一个任务节点的软硬件实现方式，x_i＝1表示该节点用硬件实现，x_i＝0表示该节点用软件实现，a_ij和c_i是嵌入式系统的性能参数，b_i是嵌入式系统的性能约束值；

2)针对约束条件中系数矩阵中系数的相关性，将精确数学模型化简为低维度的简单模型，化简后的模型如下所示：

简化模型中共有k个约束项；

3)求解简化模型

选用自动划分算法，求解步骤2)的简化模型，得到最优软硬件划分方案，并记录算法求解的运行时间，观察自动划分算法对简化模型求解的效率；

4)验证软硬件划分方案的可行性

将步骤3)所述的最优软硬件划分方案代入步骤1)所述的精确数学模型中的约束条件组，对求解简化模型得出的最优软硬件划分方案进行可行性验证，如果满足精确数学模型中的各约束条件，最优软硬件划分方案在精确数学模型中是可行解，进入步骤5)，如果最优软硬件划分方案不满足精确数学模型中的各约束条件，最优软硬件划分方案在精确数学模型中是不可行解，则返回到步骤2)循环迭代直到得出的最优软硬件划分方案是可行解为止；

5)输出最优软硬件划分方案。

2.根据权利要求1所述的一种高效动态软硬件划分方法，其特征在于，步骤1)所述的嵌入式系统的性能参数包括有：系统的执行时间、面积、成本、功耗和存储开销。

3.根据权利要求1所述的一种高效动态软硬件划分方法，其特征在于，步骤2)所述的相关性是系数矩阵里行向量之间的线性相关性。

4.根据权利要求1所述的一种高效动态软硬件划分方法，其特征在于，步骤3)所述的自动划分算法是遗传算法或粒子群算法或蛙跳算法。