本文關(guān)鍵詞：面向可穿戴應(yīng)用的動態(tài)可重構(gòu)調(diào)度平臺的研究

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【摘要】：隨著近幾年可穿戴設(shè)備的發(fā)展,可穿戴計算機(jī)已經(jīng)逐漸廣泛應(yīng)用在軍事、醫(yī)療等各個領(lǐng)域。但是人們的需求是不斷變更的,這使得可穿戴計算機(jī)需要有更復(fù)雜更多樣化的應(yīng)用功能,但是具有這樣應(yīng)用功能的計算機(jī)往往需要更強(qiáng)性能而且具有豐富的傳感設(shè)備與掛件,這使得計算機(jī)的板載面積變大、能耗變高,和可穿戴計算機(jī)的體積小、能耗低、質(zhì)量輕的特點相背離。為解決這一難題,可將動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)運用在可穿戴計算機(jī)上,但目前動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)存在IP的配置耗時太大,導(dǎo)致功能切換時隙過大的問題,并且目前并沒有針對可穿戴計算的應(yīng)用特點,對可重構(gòu)軟硬件任務(wù)協(xié)同調(diào)度的調(diào)度策略展開的專門研究。本文在異構(gòu)多處理器平臺之上,實現(xiàn)一動態(tài)可重構(gòu)的調(diào)度平臺,對可重構(gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理,通過Linux操作系統(tǒng)控制軟件任務(wù)和硬件任務(wù)的靈活切換調(diào)度,結(jié)合軟硬件任務(wù)各自的優(yōu)勢,均衡系統(tǒng)整體運算資源,提升系統(tǒng)整體的性能。本文主要做了以下幾方面的工作:(1)動態(tài)可重構(gòu)調(diào)度平臺的設(shè)計和實現(xiàn):分析可穿戴計算機(jī)上的應(yīng)用特點,對調(diào)度平臺進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn),確定重構(gòu)任務(wù)調(diào)度處理模型、多進(jìn)程下重構(gòu)任務(wù)管理方法、多IP核擴(kuò)展方法以及重構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控方法等。(2)FPGA配置方式的研究:研究FPGA配置方式,給出一種由CPLD充當(dāng)配置控制器來加速FPGA配置過程的方案,并且研究全局可重構(gòu)和局部可重構(gòu)的過程,提出通過局部可重構(gòu)降低配置文件大小,進(jìn)而減少配置時間的方法。(3)軟硬件協(xié)同調(diào)度的研究與實現(xiàn):根據(jù)可穿戴計算的具體應(yīng)用場景,給出負(fù)載均衡、效率優(yōu)先、能耗最低和用戶選擇四種調(diào)度策略,并對四種調(diào)度策略進(jìn)行研究與分析,給出了具體的實現(xiàn)方法。最后,經(jīng)過實際測試表明,設(shè)計實現(xiàn)的動態(tài)可重構(gòu)調(diào)度平臺可以完成基本的重構(gòu)任務(wù)調(diào)度以及IP核管理等基本功能,并在這之上進(jìn)行了FPGA配置實驗和軟硬件協(xié)同調(diào)度的實驗,實驗結(jié)果表明給出的FPGA配置方案可以大幅縮短配置時間,并且軟硬件協(xié)同調(diào)度的調(diào)度策略符合可穿戴計算機(jī)的應(yīng)用要求。本論文的工作表明動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)結(jié)合恰當(dāng)?shù)恼{(diào)度平臺,可以解決可穿戴計算目前遇到的瓶頸。
【關(guān)鍵詞】：動態(tài)可重構(gòu) 軟硬件協(xié)同調(diào)度 FPGA 局部可重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP368.33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀分析13-14
• 1.3 論文主要工作14-15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 動態(tài)可重構(gòu)調(diào)度平臺的設(shè)計與實現(xiàn)17-29
• 2.1 概述17-20
• 2.1.1 調(diào)度平臺硬件運行環(huán)境17-18
• 2.1.2 調(diào)度平臺軟件運行環(huán)境18-20
• 2.2 可重構(gòu)調(diào)度平臺整體架構(gòu)設(shè)計20-24
• 2.2.1 重構(gòu)調(diào)度處理模型的設(shè)計20-21
• 2.2.2 多進(jìn)程下重構(gòu)任務(wù)的管理的設(shè)計21-23
• 2.2.3 多IP核擴(kuò)展的設(shè)計23
• 2.2.4 重構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控管理的設(shè)計23-24
• 2.3 可重構(gòu)調(diào)度平臺整體架構(gòu)的實現(xiàn)24-28
• 2.3.1 重構(gòu)調(diào)度處理模型的實現(xiàn)24-25
• 2.3.2 多進(jìn)程下重構(gòu)任務(wù)的管理的實現(xiàn)25-26
• 2.3.3 多IP核擴(kuò)展的實現(xiàn)26-27
• 2.3.4 重構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控管理的實現(xiàn)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 FPGA配置方式的研究和實現(xiàn)29-43
• 3.1 概述29
• 3.2 動態(tài)可重構(gòu)配置方法的研究29-34
• 3.2.1 FPGA的配置方式29-30
• 3.2.2 FPGA配置幀格式30-31
• 3.2.3 CPLD模塊的設(shè)計與實現(xiàn)31-33
• 3.2.4 調(diào)度平臺中FPGA配置函數(shù)的實現(xiàn)33-34
• 3.3 動態(tài)全局可重構(gòu)的研究和實現(xiàn)34-38
• 3.3.1 FPGA內(nèi)部基本邏輯結(jié)構(gòu)34-35
• 3.3.2 動態(tài)全局可重構(gòu)實現(xiàn)流程35-36
• 3.3.3 IO接口資源全局可重構(gòu)的實現(xiàn)36-38
• 3.4 動態(tài)局部可重構(gòu)的研究和實現(xiàn)38-42
• 3.4.1 動態(tài)局部可重構(gòu)實現(xiàn)流程38-40
• 3.4.2 IO接口資源局部可重構(gòu)的實現(xiàn)40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 軟硬件協(xié)同調(diào)度的研究與實現(xiàn)43-51
• 4.1 概述43
• 4.2 調(diào)度策略的分析與研究43-50
• 4.2.1 負(fù)載均衡43-45
• 4.2.2 效率優(yōu)先45
• 4.2.3 能耗最低45-46
• 4.2.4 用戶選擇46-47
• 4.2.5 負(fù)載均衡47
• 4.2.6 效率優(yōu)先47-48
• 4.2.7 能耗最低48-49
• 4.2.8 用戶選擇49-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第5章 實驗與結(jié)果分析51-61
• 5.1 概述51
• 5.2 實驗平臺的基本參數(shù)及實物圖51-53
• 5.3 FPGA配置實驗53-55
• 5.3.1 實驗?zāi)康?/span>53
• 5.3.2 實驗方案53-54
• 5.3.3 實驗結(jié)果與分析54-55
• 5.4 軟硬任務(wù)調(diào)度策略對比試驗55-60
• 5.4.1 實驗?zāi)康?/span>55-56
• 5.4.2 實驗方案56-57
• 5.4.3 實驗結(jié)果與分析57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68

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3 王，

本文編號：565020