基于FPGA的硬件任務(wù)動(dòng)態(tài)可重配置操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的處理器架構(gòu)和解決方案已經(jīng)不再能夠滿足未來應(yīng)用的需求，多處理器及多核系統(tǒng)已成為了人們不得不選擇的方向。近年來，隨著FPGA器件的快速發(fā)展，基于該器件的可重配置技術(shù)和理論的不斷突破又為復(fù)雜嵌入式應(yīng)用提供了一條新的實(shí)現(xiàn)途經(jīng)。
　　 傳統(tǒng)上，CPU以外的計(jì)算資源都是被作為系統(tǒng)中的I/O設(shè)備或者協(xié)處理器來管理的。基于FPGA的動(dòng)態(tài)可重配置技術(shù)的出現(xiàn)，使得可重配置計(jì)算器件可以成為系統(tǒng)中與CPU并列的計(jì)算資源，

2、并能更好的發(fā)揮硬件在解決計(jì)算密集型任務(wù)時(shí)的優(yōu)勢(shì)。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想限制了可重配置技術(shù)的廣泛應(yīng)用。為此，國內(nèi)外的相關(guān)研究人員先后提出了采用硬件任務(wù)模型管理FPGA的方法，以克服FPGA作為系統(tǒng)計(jì)算資源的應(yīng)用局限。
　　 本文分別從系統(tǒng)原理和實(shí)現(xiàn)手段這兩個(gè)方面對(duì)設(shè)計(jì)軟、硬件任務(wù)混合平臺(tái)操作系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，比較了不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢(shì)與不足，提出了支持硬件任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。出于兼容性和可擴(kuò)展性的考慮，本研究分別選擇了X

3、ilinx Virtex系列芯片和Linux操作系統(tǒng)作為硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)，前者是世界最大的FPGA芯片制造商，后者是最廣泛使用的類Unix操作系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)示例中，通過對(duì)Linux操作系統(tǒng)的修改，使得在用戶空間上達(dá)到了透明操作硬件任務(wù)的目的，并且可以實(shí)現(xiàn)硬件任務(wù)的在線可重配置。
　　 論文最后部分對(duì)整體思路進(jìn)行了總結(jié)，指出本文系統(tǒng)所取得的進(jìn)展，同時(shí)指出了所開發(fā)系統(tǒng)的不足之處，并對(duì)可能的改進(jìn)方向和下一步的研究進(jìn)行了展望。