一种基于过程级编程模型的可重构片上系统设计方法
一种基于FPGA的可重构计算系统设计
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一种基于FPGA的可重构计算系统设计引言:近年来,随着计算机科学和技术的快速发展,人们对于计算系统的需求也日益增加。
可重构计算系统作为一种特殊的计算机体系结构,能够在运行时改变其功能和结构,以适应不同的应用需求。
其中,基于FPGA的可重构计算系统凭借其高度灵活、高性能的特点成为研究的热点之一一、可重构计算系统基本概念可重构计算系统是一种结合了硬件和软件的计算机体系结构。
它有两个关键的特点:一是硬件架构的可变性,即可以在运行时对硬件进行重新配置从而改变其功能和结构;二是能够根据任务进行定制化配置,即针对特定应用场景进行定制设计。
二、FPGA的基本原理FPGA(Field Programmable Gate Array)是可编程门阵列的简称,是一种可重构的数字集成电路。
FPGA由大量的逻辑块、存储器单元和互连通道组成,用户可以通过在FPGA上编程,将逻辑门和互连通道配置成各种不同的电路,从而实现不同的功能。
1.硬件层面设计:在基于FPGA的可重构计算系统中,需要考虑以下硬件设计方面:(1)逻辑单元设计:根据具体应用需求,设计逻辑单元以实现特定的逻辑功能。
(2)互连通道设计:根据逻辑单元之间的通信需求,设计合适的互连通道,以保证高效的数据传输。
(3)存储器设计:设计合适的存储器单元,用于存储中间结果或者配置信息。
(4)时钟设计:设计合适的时钟分配方案,以保证系统的稳定性和性能。
2.软件层面设计:在基于FPGA的可重构计算系统中,需要考虑以下软件设计方面:(1)编程模型设计:设计适合系统特点的编程模型,以便用户能够根据需求进行编程。
(2)编译器设计:设计针对该系统的特定编译器,将高级语言代码转换为硬件描述语言。
(3)运行时支持设计:设计系统运行时的支持环境,例如任务调度、内存管理等。
3.性能优化:在设计基于FPGA的可重构计算系统时,需要考虑性能优化的问题,例如:(1)并行计算:利用FPGA的并行计算能力,设计合适的并行算法和任务划分方案,提高系统的计算性能。
片上网络可重构路由算法的开题报告
![片上网络可重构路由算法的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/7943c467bc64783e0912a21614791711cd79797e.png)
片上网络可重构路由算法的开题报告一、选题背景和意义随着芯片制造工艺的不断发展和集成度的提高,片上网络(NoC)已成为面向多核系统的通信架构。
相比传统的总线或交叉开关网络,片上网络的通信带宽更大、延迟更小、可靠性更高,因此在高性能计算、通信、嵌入式系统等领域有着广泛应用。
然而,随着系统规模的扩大,传统的路由算法在网络拓扑结构复杂、路由表规模大等方面面临着挑战。
因此,如何提高片上网络的路由性能成为了一个重要的研究课题。
可重构技术是一种重要的解决方案,可以根据应用场景和网络拓扑结构来灵活地调整路由算法,以适应不同的需求。
二、研究内容和目标本论文将研究基于可重构技术的片上网络路由算法。
具体来说,研究内容包括:1. 基于可重构技术的片上网络路由算法设计与实现。
通过设计可重构的路由器和路由表,实现灵活可调的路由算法。
2. 基于不同应用场景和网络拓扑结构的路径搜寻策略。
根据应用场景和网络拓扑结构的特点,设计不同的路径搜寻策略,以实现更高效的路由。
3. 路由算法的优化与测试。
针对不同应用场景和网络拓扑结构,优化路由算法,实现更高效的路由。
同时进行实验测试,验证算法的性能和可扩展性。
本论文的目标是提出一种适用于不同应用场景和网络拓扑结构的高效灵活的可重构片上网络路由算法,以提高片上网络的通信性能和可靠性。
三、研究方法和进度安排本研究采用以下研究方法:1. 文献研究:对相关文献进行深入研究,了解当前片上网络路由算法的发展状况和存在的问题。
2. 算法设计与实现:设计可重构的路由器和路由表,实现灵活可调的路由算法。
3. 路径搜寻策略设计:根据不同应用场景和网络拓扑结构的特点,设计不同的路径搜寻策略,以实现更高效的路由。
4. 优化与测试:针对不同应用场景和网络拓扑结构,优化路由算法,实现更高效的路由。
同时进行实验测试,验证算法的性能和可扩展性。
预计的进度安排如下:第一年:设计可重构的路由器和路由表,实现灵活可调的路由算法。
片上系统(SOC)技术题集
![片上系统(SOC)技术题集](https://img.taocdn.com/s3/m/737d2876ec630b1c59eef8c75fbfc77da26997a3.png)
片上系统(SOC)技术题集一、选择题1. 片上系统(SOC)中的微处理器通常不包括以下哪种类型?()A. 精简指令集(RISC)处理器B. 复杂指令集(CISC)处理器C. 超长指令字(VLIW)处理器D. 数字信号处理器(DSP)答案:D2. 以下关于片上系统(SOC)中存储器的描述,错误的是()A. 片上存储器通常包括静态随机存储器(SRAM)B. 动态随机存储器(DRAM)常用于片上系统的高速缓存C. 片上存储器还可能包含只读存储器(ROM)D. 闪存(Flash Memory)可用于片上系统的非易失性存储答案:B3. 在片上系统(SOC)的总线架构中,以下哪种总线主要用于连接高速设备?()A. 先进高性能总线(AHB)B. 先进系统总线(ASB)C. 外围设备总线(APB)D. 片上互联总线(OCB)答案:A4. 片上系统(SOC)设计中的硬件描述语言,以下不属于的是()A. Verilog HDLB. VHDLC. SystemVerilogD. C++答案:D5. 关于片上系统(SOC)中的时钟管理单元,以下说法正确的是()A. 负责产生不同频率的时钟信号B. 只用于同步数字电路C. 对系统性能没有影响D. 不需要考虑功耗问题答案:A6. 以下哪种不是片上系统(SOC)中的常见接口标准?()A. USBB. PCI ExpressC. SATAD. AGP答案:D7. 片上系统(SOC)中的电源管理模块的主要功能不包括()A. 降低系统功耗B. 提供稳定的电源电压C. 实现电源的动态调整D. 进行数据处理运算答案:D8. 在片上系统(SOC)的验证方法中,以下不属于功能验证的是()A. 模拟验证B. 形式验证C. 硬件加速验证D. 可靠性验证答案:D9. 片上系统(SOC)的可测试性设计(DFT)技术不包括()A. 边界扫描测试B. 内建自测试C. 逻辑模拟测试D. 扫描链测试答案:C10. 以下关于片上系统(SOC)中的模拟/混合信号模块的描述,不正确的是()A. 包括模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)B. 对噪声不敏感C. 可能需要特殊的工艺和设计技术D. 性能会受到工艺偏差的影响答案:B11. 片上系统(SOC)的封装技术中,以下不是关键考虑因素的是()A. 散热性能B. 引脚数量C. 成本D. 软件开发难度答案:D12. 关于片上系统(SOC)中的知识产权(IP)核,以下说法错误的是()A. 可以是软核、硬核或固核B. 一定是由芯片制造商自主研发C. 可以提高设计效率D. 需要进行集成和验证答案:B13. 片上系统(SOC)的低功耗设计技术不包括()A. 动态电压频率调整(DVFS)B. 门控时钟技术C. 增加晶体管尺寸D. 多阈值电压技术答案:C14. 以下不是片上系统(SOC)中的安全机制的是()A. 加密引擎B. 身份认证模块C. 图形处理单元(GPU)D. 访问控制逻辑答案:C15. 片上系统(SOC)中的通信协议不包括()A. I2CB. SPIC. HDMID. OpenGL答案:D16. 关于片上系统(SOC)中的实时操作系统(RTOS),以下描述错误的是()A. 具有高实时性B. 资源占用少C. 不支持多任务处理D. 常用于嵌入式系统答案:C17. 片上系统(SOC)的集成度不断提高,以下不是其带来的挑战的是()A. 设计复杂度增加B. 测试难度降低C. 信号完整性问题D. 功耗管理困难答案:B18. 以下哪种不是片上系统(SOC)中的嵌入式存储类型?()A. eDRAMB. MRAMC. SRAMD. HDD答案:D19. 片上系统(SOC)中的片上网络(NoC)的主要优势不包括()A. 提高通信效率B. 降低布线复杂度C. 增加系统功耗D. 支持并行通信答案:C20. 关于片上系统(SOC)中的验证平台,以下说法不正确的是()A. 可以基于软件进行模拟B. 只能使用硬件进行验证C. 可能包括仿真器和原型开发板D. 有助于提高验证效率答案:B21. 在片上系统(SOC)中,以下哪种组件通常用于实现高速数据缓存?()A. 静态随机存储器(SRAM)B. 动态随机存储器(DRAM)C. 闪存(Flash Memory)D. 只读存储器(ROM)答案:A22. 对于片上系统(SOC)的电源管理组件,以下描述不正确的是()A. 能实现不同电压域的管理B. 仅关注核心组件的供电C. 有助于降低系统功耗D. 包括降压转换器和稳压器答案:B23. 片上系统(SOC)中的模拟数字转换器(ADC)组件,其主要性能指标不包括()A. 分辨率B. 转换速度C. 存储容量D. 信噪比答案:C24. 以下哪种组件在片上系统(SOC)中负责实现硬件加密功能?()A. 加密协处理器B. 图形处理器(GPU)C. 数字信号处理器(DSP)D. 直接内存访问控制器(DMA)答案:A25. 片上系统(SOC)中的实时时钟(RTC)组件,其特点不包括()A. 低功耗运行B. 高精度计时C. 占用大量芯片面积D. 通常由电池供电答案:C26. 在片上系统(SOC)中,以下哪个组件用于实现系统的复位功能?()A. 复位控制器B. 时钟发生器C. 中断控制器D. 看门狗定时器答案:A27. 关于片上系统(SOC)中的DMA(直接内存访问)组件,以下说法正确的是()A. 只能在内存与外设之间传输数据B. 会降低系统的数据传输效率C. 无需处理器干预即可进行数据传输D. 不支持突发传输模式答案:C28. 片上系统(SOC)中的UART(通用异步收发传输器)组件,常用于()A. 高速并行数据传输B. 短距离无线通信C. 低速串行通信D. 音频信号处理答案:C29. 以下哪种组件在片上系统(SOC)中用于产生精准的时钟信号?()A. 锁相环(PLL)B. 计数器C. 移位寄存器D. 译码器答案:A30. 片上系统(SOC)中的温度传感器组件,其输出通常为()A. 模拟电压信号B. 数字脉冲信号C. 串行数据D. 并行数据答案:A31. 在片上系统(SOC)中,负责处理音频信号的组件通常是()A. 音频编解码器B. 网络控制器C. 显示控制器D. 存储控制器答案:A32. 关于片上系统(SOC)中的USB(通用串行总线)控制器组件,以下错误的是()A. 支持多种传输速率B. 只能连接主机设备C. 遵循特定的通信协议D. 具备电源管理功能答案:B33. 片上系统(SOC)中的中断控制器组件,其主要作用不包括()A. 管理外部中断请求B. 确定中断优先级C. 执行中断服务程序D. 屏蔽不需要的中断答案:C34. 以下哪种组件在片上系统(SOC)中用于实现图像显示控制?()A. 显示引擎B. 蓝牙模块C. 以太网控制器D. 红外收发器答案:A35. 片上系统(SOC)中的SPI(串行外设接口)组件,其特点包括()A. 全双工通信B. 多主设备支持C. 高速数据传输D. 复杂的协议答案:A36. 在片上系统(SOC)中,用于实现无线通信功能的组件可能是()A. Wi-Fi 模块B. 模数转换器C. 数模转换器D. 定时器答案:A37. 关于片上系统(SOC)中的GPIO(通用输入输出)组件,以下说法正确的是()A. 只能作为输入端口B. 引脚数量固定C. 可配置为输入或输出D. 不支持中断功能答案:C38. 片上系统(SOC)中的I2C(两线式串行总线)组件,其通信方式为()A. 同步串行通信B. 异步串行通信C. 并行通信D. 无线通信答案:A39. 以下哪种组件在片上系统(SOC)中用于存储启动代码?()A. 高速缓存B. 引导 ROMC. 随机存储器D. 闪存答案:B40. 片上系统(SOC)中的CAN(控制器局域网络)总线控制器组件,常用于()A. 工业自动化领域B. 消费电子领域C. 航空航天领域D. 医疗设备领域答案:A41. 片上系统(SOC)技术的发展起源于以下哪个时期?()A. 20 世纪 70 年代B. 20 世纪 80 年代C. 20 世纪 90 年代D. 21 世纪初答案:C42. 在片上系统(SOC)技术早期发展阶段,以下哪个因素对其发展起到了关键推动作用?()A. 半导体工艺的进步B. 软件编程语言的创新C. 计算机体系结构的变革D. 通信技术的发展答案:A43. 以下哪个事件标志着片上系统(SOC)技术进入快速发展期?()A. 英特尔推出第一款集成度较高的 SOC 芯片B. 台积电研发出先进的制程工艺C. 移动设备对低功耗高性能芯片的需求增加D. 量子计算技术的突破答案:C44. 片上系统(SOC)技术发展过程中,以下哪种设计方法的出现极大提高了设计效率?()A. 自顶向下设计B. 自底向上设计C. 基于模块的设计D. 软硬件协同设计答案:D45. 在片上系统(SOC)技术的发展历程中,以下哪个阶段开始注重系统的低功耗设计?()A. 初期阶段B. 中期阶段C. 近期阶段D. 一直都很注重答案:C46. 片上系统(SOC)技术发展中,以下哪种封装技术的应用促进了芯片性能的提升?()A. BGA 封装B. CSP 封装C. QFN 封装D. 3D 封装答案:D47. 以下哪个领域的需求对片上系统(SOC)技术的发展产生了重要影响?()A. 工业控制B. 医疗设备C. 消费电子D. 以上都是答案:D48. 片上系统(SOC)技术发展的哪个阶段,多核架构开始广泛应用?()A. 早期B. 中期C. 近期D. 一直都有广泛应用答案:C49. 在片上系统(SOC)技术的演进过程中,以下哪个因素促使芯片集成度不断提高?()A. 市场竞争的加剧B. 客户对功能多样化的需求C. 制造工艺的改进D. 以上都是答案:D50. 片上系统(SOC)技术发展中,以下哪种验证技术的出现提升了芯片的可靠性?()A. 形式验证B. 功能验证C. 物理验证D. 以上都是答案:D51. 以下哪个时间段,片上系统(SOC)技术在汽车电子领域得到了广泛应用?()A. 20 世纪 80 年代B. 20 世纪 90 年代C. 21 世纪初D. 近十年答案:D52. 片上系统(SOC)技术发展历程中,以下哪个因素对其成本降低起到了关键作用?()A. 大规模生产B. 设计工具的优化C. 产业链的完善D. 以上都是答案:D53. 在片上系统(SOC)技术的发展过程中,以下哪个阶段开始引入人工智能相关的功能模块?()A. 早期B. 中期C. 近期D. 尚未引入答案:C54. 片上系统(SOC)技术发展中,以下哪种通信标准的出现推动了其在物联网领域的应用?()A. ZigbeeB. Bluetooth Low EnergyC. Wi-Fi 6D. 以上都是答案:D55. 以下哪个时期,片上系统(SOC)技术在图像处理方面取得了重大突破?()A. 20 世纪 90 年代B. 21 世纪初C. 近五年D. 近十年答案:D56. 片上系统(SOC)技术发展过程中,以下哪个技术的发展使得芯片的工作频率不断提高?()A. 散热技术B. 电源管理技术C. 时钟技术D. 以上都是答案:D57. 在片上系统(SOC)技术的发展历史中,以下哪个阶段开始重视芯片的安全性设计?()A. 早期B. 中期C. 近期D. 一直都重视答案:C58. 片上系统(SOC)技术发展中,以下哪种新兴材料的应用有望进一步提升芯片性能?()A. 石墨烯B. 碳化硅C. 氮化镓D. 以上都是答案:D59. 以下哪个事件对片上系统(SOC)技术的全球化发展产生了深远影响?()A. 互联网的普及B. 5G 通信技术的商用C. 国际贸易的自由化D. 以上都是答案:D60. 片上系统(SOC)技术的发展历程中,以下哪个阶段开始强调芯片的可重构性?()A. 早期B. 中期C. 近期D. 尚未强调答案:C61. 以下哪项不是片上系统(SOC)的主要特点?()A. 高集成度B. 低功耗C. 单一功能D. 小型化答案:C62. 片上系统(SOC)技术能够实现小型化的关键因素在于()A. 采用先进的封装技术B. 减少组件数量C. 提高芯片工作频率D. 降低电源电压答案:A63. 在片上系统(SOC)中,实现低功耗的常见技术不包括()A. 动态电压缩放B. 增加晶体管数量C. 门控时钟D. 睡眠模式答案:B64. 片上系统(SOC)的高集成度带来的优势不包括()A. 降低成本B. 提高性能C. 增加设计复杂度D. 减小系统体积答案:C65. 以下关于片上系统(SOC)的实时性特点,描述正确的是()A. 所有任务都能在规定时间内完成B. 只适用于对实时性要求不高的应用C. 实时性不受系统负载影响D. 不需要考虑任务优先级答案:A66. 片上系统(SOC)的可扩展性特点体现在()A. 能方便地添加或删除功能模块B. 集成度固定不可改变C. 性能无法进一步提升D. 对新的技术不兼容答案:A67. 以下哪项不是片上系统(SOC)可靠性特点的保障措施?()A. 冗余设计B. 错误检测与纠正C. 降低工作温度D. 频繁更新软件答案:D68. 片上系统(SOC)的高性能特点主要通过以下哪种方式实现?()A. 降低时钟频率B. 减少缓存大小C. 优化系统架构D. 增加系统延迟答案:C69. 关于片上系统(SOC)的智能化特点,以下错误的是()A. 具备自适应能力B. 完全依赖人工干预C. 能进行智能决策D. 具有学习能力答案:B70. 片上系统(SOC)的并行处理特点能够()A. 提高单个任务的处理速度B. 同时处理多个任务C. 降低系统资源利用率D. 增加任务执行时间答案:B71. 以下哪项不是片上系统(SOC)灵活性特点的表现?()A. 支持多种工作模式B. 硬件架构固定不变C. 可根据需求定制功能D. 能够适应不同应用场景答案:B72. 片上系统(SOC)的保密性特点主要通过以下哪种方式实现?()A. 公开系统架构B. 加密关键数据C. 减少安全模块D. 降低系统防护级别答案:B73. 关于片上系统(SOC)的兼容性特点,以下正确的是()A. 只能与特定设备兼容B. 支持多种接口和协议C. 无法与旧版本系统交互D. 限制了系统的应用范围答案:B74. 片上系统(SOC)的高效能特点体现在()A. 能源利用率低B. 计算效率高C. 存储容量小D. 通信速度慢答案:B75. 以下哪项不是片上系统(SOC)可重构性特点的优势?()A. 快速适应新需求B. 增加硬件成本C. 延长产品生命周期D. 提高系统灵活性答案:B76. 片上系统(SOC)的集成化特点导致()A. 系统复杂度降低B. 测试难度减小C. 芯片面积增大D. 开发周期缩短答案:C77. 关于片上系统(SOC)的高速通信特点,以下错误的是()A. 数据传输速率高B. 通信延迟低C. 信道带宽有限D. 不支持多通道通信答案:D78. 片上系统(SOC)的自适应性特点能够()A. 无视环境变化B. 根据工作负载自动调整性能C. 降低系统稳定性D. 增加系统功耗答案:B79. 以下哪项不是片上系统(SOC)高可靠性特点的影响因素?()A. 优质的原材料B. 复杂的电路设计C. 严格的生产工艺D. 频繁的系统升级答案:D80. 片上系统(SOC)的多功能特点意味着()A. 功能单一且固定B. 能满足多种应用需求C. 限制了系统的扩展性D. 降低了系统的性能答案:B二、填空题1. 片上系统(SOC)技术的优势之一是能够显著提高系统的(集成度),减少芯片外的组件数量,从而降低系统成本和(尺寸)。
基于Xilinx SoPC的可重构嵌入式计算系统的研究与设计
![基于Xilinx SoPC的可重构嵌入式计算系统的研究与设计](https://img.taocdn.com/s3/m/329f5440c850ad02de80414d.png)
( 中科 技 大学计 算机科 学 与技 术 学院 武汉 40 7) 华 304
摘 要 由于应用种类、 实时性 以及处理效率等要 求, 高性能嵌入 式计算硬件 平台需要具备相 当的计算能力 以及一定
的 适 应 性 。 为 此提 出了一 种 基 于 Xin P l xF GA 的 动 态可 重 构 的 片 上 系统设 计 方案 。 系统 采 用专 用硬 件 来 执 行 计 算 密 i 集 型任 务 , 用动 态可 重 构技 术 来 支持 硬 件 处理 模 块 功 能 的 动 态 配置 。研 究 了 X l x可 编 程 片 上 系统 上 的 3种硬 件 运 in i
Z HANG FE Yu NG n Da
( cห้องสมุดไป่ตู้o lo mpue ce c n c oo y, a h n ie st fSce c ndTe h oo y, u n 4 0 4 Chn ) S h o fCo t rS in ea d Tehn lg Hu z o g Unv riyo in ea c n lg W ha 3 07 , ia
c n i u e u i g r n t . eh r wa ep o e sn n i e c n b o p e O t e h s y tm s aCPU o r c s o , o f r d d rn u -i g me Th a d r r c s i g e g n a ec u ld t h o ts s e a c po es r a
T 3 P6 文献 标 识 码 A 中 图法 分 类 号
S u y a sg ofRe o iur b eEm b dd d m p i g S se s d o ln o t d nd De in c nfg a l e e Co utn y tm Ba e n Xii x S PC
面向可重构计算的体系结构设计研究
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面向可重构计算的体系结构设计研究近几年来,可重构计算的概念已经逐渐被人们所认知,其概念被广泛运用于计算机科学领域,并且已经成为了计算机体系结构的一个重要的方向。
本文就是要探讨面向可重构计算的体系结构设计研究,旨在为读者们提供一个深入的了解。
什么是可重构计算体系结构?可重构计算体系结构(Reconfigurable Computing Architecture)是指能够在运行时重构电路来适应应用程序所需的计算机体系结构。
传统的计算机体系结构是静态的,它们通过软件来实现计算和控制。
相反,可重构计算体系结构允许硬件逻辑的重新编程,从而实现更有效率的计算和更好的能耗。
可重构计算体系结构可以使用范围从FPGA(Field Programmable Gate Array)到可编程集成电路(ASIC)的级别。
为什么需要可重构计算体系结构?可重构计算体系结构已经成为计算机体系结构的一个重要的方向。
首先,它可以提高计算的效率。
随着计算机应用需求的增加,计算机系统的要求也越来越高。
如果我们能够控制和重构硬件,我们就可以对计算进行更好的优化。
其次,它可以提高计算机的可编程性。
在传统计算机体系结构中,要想实现硬件加速,需要进行大量繁琐的设置和编程。
可重构计算体系结构可以通过软件控制来实现相应的功能,从而使计算机变得更加可编程。
可重构计算体系结构设计研究的主要内容可重构计算体系结构设计涉及多个方面,包括体系结构的基础设计、编译器和软件工具、以及体系结构的应用等。
1. 可重构计算体系结构的基础设计可重构计算体系结构的设计需要从多个方面考虑。
首先,需要考虑计算机的处理器架构,同时也需要研究主存储、缓存和存储控制器等关键的硬件组件。
此外,设计人员还需要为体系结构提供合适的输入输出接口和数据通路。
最后,设计人员需要考虑如何将各个组件结合在一起,形成一个相互协调、高效稳定的计算机。
2. 编译器和软件工具可重构计算体系结构需要特殊的编译器和软件工具,以支持重构和优化。
片上系统(SOC)设计与EDA
![片上系统(SOC)设计与EDA](https://img.taocdn.com/s3/m/72e298f7f90f76c661371a3e.png)
片上系统(SOC)设计与EDA摘要:利用EDA工具和硬件描述语言(HDL),根据产品的特定要求设计性能价格比高的片上系统,是目前国际上广泛使用的方法。
与传统的设计方法不同,在设计开始阶段并不一定需要具体的单片微控制器(MCU)和开发系统(仿真器)以及带有外围电路的线路板来进行调试,所需要的只是由集成电路制造厂家提供的用HDL描述的MCU核和各种外围器件的HDL模块。
设计人员在EDA工具提供的虚拟环境下,不但可以编写和调试汇编程序,也可以用HDL设计、仿真和调试具有自己特色的快速算法电路和接口,并通过综合和布线工具自动转换为电路结构,与制造厂家的单元库、宏库及硬核对应起来,通过仿真验证后,即可投片制成专用的片上系统(SOC)集成电路。
关键词:片上系统(SOC) EDA 硬件描述语言(HDL)单片机一、芯片设计和制造是电子工业发展的基础近10年来我国的电子工业取得了很大的进步,无论在消费类产品如电视、录像机还是在通信类产品如电话、网络设备方面,产品的档次和产量都有快速的提高。
但这些产品的核心部件——芯片,大多需要进口,每年需要花费大量外汇来购买。
许多产品技术档次的提高也受制于芯片。
由于高档产品使用的新芯片价格昂贵,研制能在国际高档产品市场竞争的电子产品和设备非常困难。
我国目前能在国际市场上竞争的电子产品大多数还是中低档的。
由于核心芯片大多需要进口,因此利润非常低,主要依靠我国相对较廉价的劳动力才能在市场中生存。
在21世纪的头5年中,如果我们还不能掌握核心芯片的设计和制造技术,电子工业很难在20年内赶上国际先进水平。
核心芯片的设计是高级技术,但并非每一种核心芯片都是非常难设计和制造的,大多数中低档电子产品中的片上系统SOC(System on Chip)并不复杂。
目前,我国许多电子工程师已掌握了传统的微控制器系统开发手段:编写汇编程序,利用开发系统进行仿真来调试汇编程序和接口信号。
在这一基础上,如果掌握一些常用的EDA工具,了解复杂数字系统的设计思路并能主动深入地学习HDL语言,不但能设计出具有自己知识产权的微控制器和线路板,甚至能设计出几万门甚至几百万门的专用数字信号处理芯片和片上系统。
一种基于ARM的FPGA可重构配置方法的实现及应用
![一种基于ARM的FPGA可重构配置方法的实现及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/15fa4bf1770bf78a652954ed.png)
存储配置位流的 s A 上电时 , R M, 将存储在专用配置芯片中的配置信息加载到 F G P A中, 从而实现一定的逻 辑功能, 掉电时片内 S A 中的配置数据遗失 , RM 需要下一次加电时重新加载配置. 这种片内易失存储器存储 配置数据的结构 , 使得 F G P A可以在线动态的对其 s A 中的配置数据进行更新 , RM 从而实现电路逻辑功能动
被动 串行配置方式的时序 , 出配置流程 图及 实现的程序代码 , 给 并通过 实例验证 了该方法的优越 性及 应用前景.
关 键 词 : 构 配 置 ; P A; I C O 重 FG At M; / S—I I
中图分类号 :' 4 , 2 I P
文献标识码 : A
文章编号 :o 4— 32 2 o ) 6一 o 4一 4 lo 8 3 (o 8 0 o 7 o
第 6期
的介 绍 .
4结语文中给出了基于arm的fpga的ps加载配置方案该方法电路结构简单易于实现充分利用arm处理器功能强速度快应用广的特点在系统中可预先包含多个不同功能的配置文件根据现场的需要进行相应的配置实现在线更新fpga功能既节省了开发成本又满足了一些特殊的系统设计要求也充分显示出fpga现场升级灵活运用的设计理念方案的提出对嵌入式数字系统设计具有相当的借鉴意义
.
其 中 M E [ :] o s L 10 = 0时选择 A 模式 , s L 1O 0 时选择 P s M E [ : ]= 1 S模式 , 对于某些串行 配置器件 当 M E sL [ :]=l 为快速 A 10 0时 S模 式 , 配置 速度 比 P S模式快 一倍 . yl eI系列 F G C c n I o P A支持 配 置数据 自解压 , 将压
基于过程级编程模型的软硬件协同设计框架
![基于过程级编程模型的软硬件协同设计框架](https://img.taocdn.com/s3/m/9f916ef3aef8941ea76e05a4.png)
[ yw r s ad r—o w r Od s n po ese e; rga Ke o d ]h rwaesf ae —ei ; rc s— v lpo rmmigmo e; Ofnt nl rr;eo f ual mp t g t C g l n d lC - ci —bay rc n g rbec - u o- i i o ui n
1 概述
在 传统嵌 入式系统设计 中,应 用程序整个用硬件实现 , 但随着微处理器速度越来越快 、使 用越来越普遍 ,将应用实 现 成软 硬件 混合 系统 能 够 达 到 更好 的性 价 比 ,如 何 将 应 用 划 分成软件和硬件 2部分并将其整合 以满足性能需求 ,同时实 现成本的最小化促使 了软硬件 协同设计 的产 生。近年来随着 硬件技 术的发展 ,可重构计算设备特别是 F G P A资源和可重 构 能力 有 了很 大 提 升 ,新 型 的 F G 有 多 达 3 0 0 0个 逻 辑 PA 3 0 单元的资源 ,并支持部分动态可重构 ,软硬件协 同设计方法 学正沿着有效开 发和 利用这类新型可重构部件 的方 向发展 。
中图分类号: P0 T32
基 于过程 级 编程 模 型 的软硬 件 协 同设 计 框 架
刘 滔 ,李仁发 ,陈 宇 ,刘 彦 ,付 彬
( 南大 学计算机 与通 信学院 ,长沙 4 0 8) 湖 10 2
摘
要 :当前动态可重构计算系统对程序员编程不透明 , 动态可重构资源难以有效利用。针对 上述 问题,提 出一种基于过程级透明编程 且
LI Ta LIR e f ,CH EN Yu, U Yan, U o, n-a LI FU Bi n
( olg f mp tr n o C l eo Co ue dC mmu ia o , n nUnv r t, a g h 1 0 2 e a nc t n Hu a ies y Ch n s a4 0 8 ) i i
基于片上系统的可重构数控系统研究
![基于片上系统的可重构数控系统研究](https://img.taocdn.com/s3/m/2f190660a45177232f60a23e.png)
重构实验 ,结 果表明 :整个重构周期耗 时 7 8m ,能满足数控机床使 用中的现场实时重构要求 。 4 s
关键 词 :机床 ;数控系统 ;可编程 片上系统 ;可重构系统 中图分类号 :T 6 9 G 5 文献标 识码 :A 文章编号 :10 — 8 1 (0 2 0 1 3 8 2 1 )4— 4 3 0 9—
w s i t d c d T e i tr a e i f O C a d t e c n i u ai n o o Is f— r c so e e s e i e . MCU, D P a d u e c a n r u e . h e n ld sg o P n o fg r t f o n n S h o Nis I o p o e s rw r p cf d t i S n s rl o w r n e r td i i ge F GA c i . Re o fg r t n s h me o e CN s se wa r s n e . T e C e o f u ain e p r— e e i t ga e n a sn l P h p c n i ai c e ft C y t m s p e e td n o h h NC r c n i rt x e g o i me t sc rid o ti P P 5 . E p rme tlr s l s o s t a e r c n iu a in meh d i f c e t T ewh l e o f u a n a re u n F GA E 2C 0 wa x e i n a e u t h w h tt e o f r t t o se in . h oe r c ni r — h g o i g t n p o e s c n u s7 8 ms I me t t e t e u r me t fC c i e to st u e lt o fg r t n i r c s o s me 4 . t es h i r q i o me e n NC ma h n o l o r n r a-i c n iu ai . o me o Ke wo d : Ma h n o l ; C y t m; S se o r ga y rs c i e t os NC s s e y tm n p o mma l h p; Re o f u a l y t m r bec i c n i r b e s se g
片上系统可重构性设计与实现方法
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片上系统可重构性设计与实现方法片上系统可重构性设计与实现方法随着电子技术的不断发展,片上系统(SoC)已经成为现代电子产品中的重要组成部分。
片上系统的设计和实现过程中,可重构性是一个重要的考量因素。
可重构性主要体现在系统的灵活性、可扩展性和可维护性等方面。
本文将重点介绍片上系统可重构性的设计和实现方法。
1. 模块化设计模块化设计是片上系统可重构性的重要保证。
通过将系统划分为若干个功能独立的模块,可以降低系统的复杂性,提高系统的可重构性。
在模块化设计过程中,可以采用标准接口和通信协议,使得模块之间可以独立开发、独立测试和独立替换。
同时,可以采用面向对象的设计方法,通过继承和接口的方式,实现模块的可重用性,提高系统的可扩展性。
2. 分层设计分层设计是片上系统可重构性的另一种设计方法。
通过将系统划分为若干个层次,每个层次负责不同的功能,可以实现系统的模块化和可重构化。
分层设计可以将系统的功能分解为独立的、关注点单一的模块,使得系统的各个层次可以独立开发、独立测试和独立替换。
同时,通过定义合适的接口和协议,可以实现不同层次之间的通信和交互,提高系统的灵活性和可扩展性。
3. 配置管理配置管理是片上系统可重构性的关键环节。
配置管理主要包括硬件配置和软件配置两个方面。
在硬件配置方面,可以通过设计可重构的硬件模块和接口,实现硬件的动态重配置。
例如,通过配置FPGA(现场可编程门阵列)或PLD(可编程逻辑器件),可以实现硬件功能的实时切换。
在软件配置方面,可以通过配置文件或注册表等方式,实现软件功能的动态切换。
配置管理可以提高系统的灵活性和可扩展性,使系统适应不同的应用需求。
4. 软件定义软件定义是片上系统可重构性的重要手段之一。
通过采用软件定义的方式,可以实现片上系统的功能和架构的动态调整。
例如,可以采用软件定义网络(SDN)的方式,实现网络功能的动态配置和调整。
此外,通过采用面向服务的架构(SOA),可以实现系统功能的动态组合和复用。
【计算机工程与设计】_片上系统_期刊发文热词逐年推荐_20140726
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2014年 科研热词 非接触式cpu卡 重放攻击 电子钱包 电子纸 片外存储器 无线传感器节点 异质多核片上系统 完整性校验 安全防护 增量哈希算法 可视卡 功耗仿真器 任务调度 systemc事务级建模 freertos 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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一种数据驱动的可重构计算统一编程模型
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第ll期2007年11月电子学报A(XAELECIRONICASINICAv01.35No.11NOV.卿一种数据驱动的可重构计算统一编程模型周学海,罗赛,王峰,齐骥(中国科学技术大学计算机科学技术系,安徽合肥230027)摘要:可重构计算以其优异的性能和高度的灵活性,在国际国内研究领域逐渐引起广泛的关注.然而,在研的可重构计算系统架构多种多样,编程模型多与体系结构相关,使用和移植都非常困难.本文为解决编程通用性问题,从可重构计算的基本特征出发,提出数据驱动的,支持异构任务并行计算的统一编程模型,并讨论其实现方法.该模型基于生产者.消费者通讯机制,支持多种类型的计算结点和通讯网络,具有高度的抽象性.实验结果显示,使用统一编程模型进行应用设计,在不同的架构上能够使用同样的用户程序,并且获得比纯硬件加速方式更高的加速比.关键词:可重构计算;编程模型;生产者.消费者通讯模型中图分类号:TP368.1文献标识码:A文章编号:0372.2112(2007)11.2123.06AData-DrivenUn.fOrmPrOgrammingModelforReconfigurableComputingZHOUXue-hai,LUOSai,WAN(;Feng,QIji(压册删ofComputerScienceandTedmology,UniversityofSc/enceandTechndogyofOdna,Hq'e/,Anhd230027,Oh/ha)Abstract:Duetotheexcellentperfommceandflexibility.reconfigurablecomputinghasgainednx肥andn】(鹏attentionthroughouttheworld.Butcurrentlythere’resomanydifferentplatformsandprogrammingframeworkswhichtakeyouintothede—tailsofthespec疵hardware,andpreventtheirpracticalusage.Inthispaper,afterdeepstudyoftherecomfiguratioucharactedstic,anoveldata-drivenUlfifolallprogr蛐modelRECUPMisproposed,anditsimpl蚴tationisdiscussed.Themodelsupportspar-allelhybrid-taskcomputing.It’Sbasedon口o(懈c0幡嘲communicationparadigmandcanbeadaptedontodifferenttypesofnetworksandnodgs.ExperimentsshowthatapplicationsfeaturingRFL'UPMreusethesamesourcecodes011differentarchitectures,andoutperformthepurehai'dwareaccelerationdesign.Keywords:,似x,nfigurablecomputing;prongmodel;prodtlcer-oonsumercormnunicatioumodel1引言可重构计算(ReeonfigurableComputing)是一种时空域上的计算模式uJ.可重构计算系统通常含有大量的可编程逻辑资源和互联资源.用户根据需要自由定制硬件的功能,具有较高的灵活性;同时,数据运算直接在硬件上完成,可获得很高的性能.相对而言,专用集成电路(ASIC)通过在芯片上设计出专用的电路以执行专用的算法,性能高但功能单一.通用处理器(GPP)通过编程组合不同的指令以实现不同的算法.指令的串行执行性以及指令集的有限性使得CPP的性能并不理想.定制指令集处理器(AsIP)继承了CPP易编程性的优点,同时通过增加特殊指令和专用加速单元,提高了对特定应用的处理能力,如媒体处理器、网络处理器等.但其应用范围仍旧受限.四种计算模式的比较如图1所示.收稿日期:2006-04-06;修回日期:2007436-28基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(№.20050358040)Valiant指出,编程模型是软件和硬件之间的桥梁[引.可重构篚计算同时由软件和硬件任务组成,那么可以说,编程模型是用户设计与系统硬件之间的桥梁.誓警毳薯篱箸器霁图・…算蕊言能够有效地编译到该模型,并’。
片上系统
![片上系统](https://img.taocdn.com/s3/m/3a1d7340e518964bce847c09.png)
片上系统:片上系统soc又称为集成系统,简称IS。
一般将一个完整产品的各功能集成在一个芯片上或一个芯片组上。
可编程sopc:SOPC是一种通用器件,是基于FPGA的可重构SOC。
Cyclone:特点:1.Nios嵌入式处理器支持2.中等容量的片内存储器3.从低到中等速度的I/O和存储器4.广泛的IP核支持CycloneII:~:用于那些考虑成本多与性能或其他功能的设计。
特点:1.NiosII嵌入式处理器支持2.嵌入式18x18数字信号处理(DSP)乘法器3.中等容量的片内存储器4.中等速度的I/O和存储器接口5.广泛的IP核支持QuartusII设计流程:设计输入——设计综合——布局布线——验证、仿真——嵌入式软件Cyclone架构:垂直结构的逻辑单元(IE)、嵌入式存储块和锁相环(PLL)、周围环绕着的I/O单元(IOE)支持的接口及协议:PCI:标准总线型接口、SDRAM及FCRAM接口、10/100及千兆以太网、串行总线接口、通信协议锁相环的目的:给用户提供高性能的时钟管理能力。
工作原理:压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出另一部分通过分频与外部输入的分频信号作相位比较,如果相位差发生了变化,则相位比较器输出端电压发生变化去控制压控振荡器(VCO)直到相位差恢复,达到锁频的目的。
k=0,1,2I/O特性:支持差分I/O口(LVTTL、LVCOMS)和普通I/O口(LVDS、RSDS)普通I/O口特点:驱动能力强、电流小、抗干扰性能差差分I/O口特点:抗干扰性能强、驱动能力差,电流大、电磁干扰低、电源功耗低Cyclone与CycloneII区别:CycloneII器件提供了最多150个18X18位乘法器,可以实现通用数字信号处理(DSP)功能引脚锁定步骤:1.打开引脚锁定界面2.双击引脚锁定区Location 3.在列出的引脚号中进行选择4.所有引脚锁定好后,再次进行编译波形仿真步骤:1.新建波形仿真步骤2.设置仿真器3.插入仿真节点4.编辑输入波形文件5.运行仿真器SOPC Builde是Altera公司推出的一种可加快在PLD内实现嵌入式处理器相关设计的工具,是一个系统级开发工具~设计流程阶段:配置和生成。
片上互连网络多核众核处理器关键技术
![片上互连网络多核众核处理器关键技术](https://img.taocdn.com/s3/m/80bd5a7d590216fc700abb68a98271fe910eafd5.png)
精彩摘录
《片上互连网络多核众核处理器关键技术》精彩摘录
在当今高度信息化的时代,处理器技术作为信息技术的核心,其发展速度和趋 势一直备受。这本《片上互连网络多核众核处理器关键技术》一书,详细解析 了当前处理器技术的热点和未来发展方向,为读者揭示了多核众核处理器技术 的奥秘。
书中首先介绍了片上网络的基本概念和设计理念,深入阐述了其与传统的总线 式互连相比的优势和特点。片上网络的出现,使得处理器内部的通信变得更加 灵活、高效,为多核众核处理器的并行处理能力提供了有力的支持。
阅读感受
《片上互连网络多核众核处理器关键技术》读后感
在当今这个信息爆炸的时代,多核处理器已经成为了计算机技术的重要发展方 向。而在这一领域中,《片上互连网络多核众核处理器关键技术》一书为我们 提供了一个深入而全面的视角。这本书不仅介绍了多核处理器的基本概念和原 理,更进一步探讨了片上互连网络的关键技术,以及这些技术如何在实际应用 中发挥作用。
在阅读过程中,我深受启发。书中首先介绍了多核架构环境下的片上网络,详 细解释了片上网络如何适应多核设计的整体系统架构。在多核处理器日益普及 的今天,如何确保各个核心之间的通信效率成为了关键问题。片上网络的出现, 为这一问题提供了有效的解决方案。
书中还深入探讨了各种拓扑结构、成本及性能的权衡、路由算法、网络中使用 的流控制机制以及路由器微体系结构等细节问题。这些内容让我深刻体会到了 多核处理器设计的复杂性,以及片上网络在其中的重要性。
更令人印象深刻的是,书中还介绍了一系列基于片上互连网络技术的计算架构 设计案例。这些案例不仅展示了片上网络在实际应用中的优势,也让我明白了 如何在实际部署中进行取舍和融合各种技术。
在书的结尾部分,作者展望了未来几年在推动片上网络研究探索中将面临的关 键技术和新领域。这一部分内容让我对未来的技术发展有了更清晰的认识,也 为我未来的学习和研究指明了方向。
一种基于可重构的路由协议的设计与实现的开题报告
![一种基于可重构的路由协议的设计与实现的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/1495e27282c4bb4cf7ec4afe04a1b0717fd5b32c.png)
一种基于可重构的路由协议的设计与实现的开题报告一、选题背景在现代通信网络中,路由协议是非常重要的一个组成部分。
路由协议主要负责决定数据包在网络中的传输路径,避免数据包丢失、延迟、重复等问题。
目前主流的路由协议有 OSPF、BGP、RIP 等。
这些路由协议已经被广泛应用在互联网和企业内部网络中,取得了很好的效果。
但是,在一些特殊的应用场景下,这些传统的路由协议存在一些问题:1. 灵活性不足。
传统路由协议通常是预定好的,难以进行扩展和修改。
如需修改需要重新设计协议,这样就极大限制了协议的灵活性和可扩展性。
2. 性能受限。
随着网络规模的增加,传统的路由协议容易出现性能瓶颈。
在大规模网络中,路由器需要维护的路由表和协议信息会变得非常庞大,导致路由器处理速度变慢,延迟增大。
为解决这些问题,研究人员提出了一种基于可重构的路由协议设计。
通过可重构的路由协议,可以在不重构硬件的情况下修改路由协议,提高路由协议的灵活性和可扩展性。
此外,可重构路由器的多核架构和高性能硬件资源也可以提高路由器的运行性能。
二、研究目标本课题旨在研究可重构的路由协议设计,并实现一个基于可重构路由器的路由协议系统。
具体目标包括:1. 研究现有的基于可重构的路由协议设计方案,了解其原理和性能。
2. 分析路由协议的重要特性和性能指标,如路由计算时间、路由表大小、收敛时间等。
3. 设计一种基于可重构的路由协议,并实现在可重构路由器上。
4. 在模拟器上对基于可重构路由器实现的路由协议进行性能测试,并与现有的路由协议进行对比。
5. 验证基于可重构路由器的路由协议的灵活性和可扩展性。
三、研究内容本课题的研究内容主要包括以下方面的工作:1. 研究基于可重构路由器的硬件架构和编程模型,了解可重构路由器的工作原理和编程方法。
2. 研究现有的可重构路由协议设计方案,了解其实现细节和优缺点。
重点研究如何在可重构路由器上实现常见的路由协议,如 OSPF、BGP 等,并分析其性能。