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            可擴展動態(tài)重配置的新型FPGA平臺設(shè)計

            作者: 時間:2011-09-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            4 性能加速

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/150244.htm

              構(gòu)建硬件操作系統(tǒng)的主要原因出于性能和靈活性方面的考慮。該操作系統(tǒng)本可以采用純軟件或純硬件。由于每次調(diào)用操作系統(tǒng)原語都會涉及開銷,即線程等待時間,操作系統(tǒng)速度越快,浪費的時間就越少。為了評估開銷,我們必須就硬件操作系統(tǒng)的時序和原始的軟件操作系統(tǒng) RTEMS 做一比較。

              硬件本地運行只需要數(shù)十個周期,而為了訪問共享存儲器,硬件全局運行需要數(shù)百個周期。經(jīng)我們評估,與軟件操作系統(tǒng)的運行結(jié)果相比,本地創(chuàng)建-刪除操作速度提高了 60 倍,其它操作速度也提高了約 50 倍。

              硬件操作系統(tǒng)的資源使用(表 1)相差較大,這主要取決于激活的服務(wù)的數(shù)量及功能,比如我們?yōu)槊宽椃?wù)選擇對象(信號量、線程等)的數(shù)量。我們使用賽靈思 Virtex-5 FX100T 來實現(xiàn)系統(tǒng)。表中列出了硬件操作系統(tǒng)使用的資源。余下的資源可用于實現(xiàn)其它系統(tǒng)組件及硬件線程自身。

              表1 硬件操作系統(tǒng) (Virtex-5 FX100) 的資源使用情況

              

            硬件操作系統(tǒng) (Virtex-5 FX100) 的資源使用情況

              對于網(wǎng)絡(luò)性能,在 DRAFT 連接 8 個32 位字寬、緩沖深度為 4 個字,頻率為100MHz 的組件的下,片上網(wǎng)絡(luò)可使每個連接的組件的最大數(shù)據(jù)速率高達 1,040Mbps。網(wǎng)絡(luò)的拓撲和路由協(xié)議保證不會出現(xiàn)爭用和擁堵現(xiàn)象。在兩個互連的組件間,至少一直保留著一條通信路徑。數(shù)據(jù)通過 DRAFT 的平均時延接近 45 個時鐘周期(450 納秒),這符合許多應(yīng)用的要求。

              5 結(jié)語

              我們提議采用一種創(chuàng)的操作系統(tǒng),可以在由多個處理器和可重硬件 IP 模塊構(gòu)成的異構(gòu)多核架構(gòu)上提供基于多線程的同構(gòu)執(zhí)行模型。硬件操作系統(tǒng)負責(zé)管理硬件線程,一般用于線程創(chuàng)建和抑制,以及信息量和消息隊列服務(wù)。在通信方面,我們建議改進用于數(shù)據(jù)交換的胖樹拓撲片上網(wǎng)絡(luò)、用于硬件線程管理的專用總線以及為實現(xiàn)操作系統(tǒng)間同步的通信層。


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