基于循环映射的可重构处理器设计.pdf

【基于循环映射的可重构处理器设计】 可重构处理器是一种结合了通用处理器和可重构阵列的混合架构，旨在兼顾软件的灵活性和硬件的高效性。这种处理器的设计目标是能够根据不同的任务需求动态调整其硬件资源，从而实现特定任务的高效执行。在本文中，作者提出了一种适用于执行循环任务的可重构处理器设计，该设计主要围绕循环控制器、数据分发技术和不对称先进先出(FIFO)缓存技术展开。 循环控制器是这个设计的核心部分，它负责自动执行循环，使得处理器能有效地处理循环结构的任务。循环控制器通过理解和解析程序中的循环逻辑，自动调整计算流程，减少了处理器在循环控制上的开销，提高了执行效率。 数据分发技术是提升处理器内部数据传输效率的关键。在传统的处理器中，数据传输可能成为性能瓶颈，特别是在处理大量数据的媒体算法时。通过优化数据的分配和调度，可以显著减少数据传输时间，使处理器内部的数据流更顺畅，提高了整体性能。 不对称先进先出(FIFO)缓存技术则进一步优化了数据管理。FIFO通常用于临时存储和管理数据流，但不对称设计意味着它可以针对不同任务的需求定制缓冲区的大小和访问模式，从而更有效地满足特定算法对数据读写速度的需求。在文中提到的H.264的整数反离散余弦变换(IDCT)和运动估计等媒体核心算法中，这种技术能将数据传输效率提高8倍。 在实际应用中，作者在FPGA平台上验证了该设计的可行性，通过执行H.264的IDCT、运动估计以及MPEG-2的IDCT等多媒体核心算法。实验结果表明，与类似结构的可重构处理器相比，在不增加阵列规模的前提下，性能平均提升了3.5倍。这意味着在有限的硬件资源下，该设计能够提供更高的处理能力，对于资源受限的系统具有显著优势。 基于循环映射的可重构处理器设计通过巧妙的硬件架构和智能的控制策略，实现了对循环任务的高效执行，尤其在媒体处理领域表现出优越的性能。这一设计为未来可重构处理器的发展提供了新的思路，有助于推动高性能、低功耗的嵌入式系统的创新。