FPGA动态部分可重构技术概述

可重构计算是一种新的计算结构,它将通用处理器和专用集成电路的优点结合起来,具有灵活、高效的特点。FPGA的动态部分可重构是指在系统运行中对FPGA的部分逻辑资源实现动态的功能变换,从而提高数字系统集成度、增强灵活性、提升容错能力,同时降低成本和功耗。本文主要介绍FPGA动态部分可重构的原理以及实现动态部分可重构的方法,并着重分析4种常用的实现方法;介绍FPGA动态部分可重构技术目前在国内外的最新发展和应用;对FPGA动态部分可重构的未来研究发展方向做简单介绍。      

基于动态可重构技术的装备测试系统研究

当前国内自动测试系统存在实时性差、测试资源冗余、成本高等问题,针对以上问题,提出了基于FPGA部分动态重构技术的自动测试系统,该系统基于FPGA动态可重构技术并结合嵌入式操作系统实现测试资源的动态管理,并开发了用于测试过程的硬件自动测试任务编程模型,提出了一种用于重构任务加载的ICAP控制器;该系统实现测试过程的并发执行,从而增强自动测试系统测试的实时性,进而提高测试的准确性与覆盖性。在验证试验中,将动态重构测试系统应用于自动测试实例中,试验结果表明硬件重构测试任务加载正常,各测试资源功能执行正确     

动态部分可重构方法在SDRAM控制器中的应用

动态部分可重构方法应用于FPGA系统设计中,充分利用了FPGA芯片提供的可重配置功能,减小了FPGA芯片的配置时间。通过对可重构方法的研究,提出了基于模块化动态可重构方法应用到SDRAM控制器设计中,给出了重构流程,并对实验结果进行了分析。该方法提高了FPGA芯片的利用率,有效地提高了可重配置计算系统的整体性能。     

基于FPGA的可重构计算技术研究

本文介绍了可重构计算技术的提出和历程,结合器件发展、重构方式和结构模式分析了基于FPGA的可重构计算技术原理,从设计、配置角度探讨了实现技术,并阐述了在多个领域的应用。根据存在的问题,提出了可重构计算技术的发展研究方向。     

基于FPGA的动态可重构体系结构研究

提出了一种基于FPGA的动态可重构系统的设计方案。该系统以协处理器的形式与LEON2通用处理器构成主/协处理器结构，并通过寄存器与网络来保存和传递数据流和配置流，实现了二者的优势互补。以具体实验对该方案进行了验证。     

动态可信度量分析的硬件安全机制研究

以可信计算理论为基础,根据TCG组织的TPM1.2规范中对于信任链的构建中实现动态可信度量分析的描述,提出了一种基于FPGA动态可重构的动态可信度量分析实现DRTM的设计方法。并且通过建立基于ARM的嵌入式系统与FPGA结合的系统验证平台对设计进行了测试及分析,给出了相对应的测试系统。通过测试证明,基于FPGA动态可重构的DRTM设计对于TPM中构建动态信任链是一种有益的方法。     

二模冗余MIPS处理器的设计与实现

基于二模冗余技术和FPGA动态部分可重构技术设计了一种二模冗余MIPS处理器。处理器可以在不中断系统运行的同时,使用动态可重构技术修复系统故障;通过对系统内部重要模块设置冗余逻辑,保证了系统的稳定性。这两种技术的使用使得本处理器与其他处理器相比具有更高的可靠性和更长的寿命。处理器系统在Xilinx公司XC5VLX110T开发板的上板测试结果表明,此处理器能正常运行。     

动态可重构系统的通信结构研究

动态可重构技术能在一定控制逻辑的驱动下,对全部或部分逻辑资源实现在系统的动态功能变换和硬件的时分复用.本文介绍了可重构体系结构及典型动态可重构结构;详细分析、比较了动态可重构系统4种通信结构的主要性能,指出各自适用领域,并给出一个应用实例;最后探讨了动态可重构技术研究面临的相关问题和发展趋势.     

基于LXI总线的可重构软硬件一体测试仪

为解决传统测量仪器在功能、成本和体积等方面的矛盾,介绍了一种基于LXI总线的可重构软硬件一体测试系统;该系统由ARM、FPGA、CPLD等器件协同工.作,通过LAN接口从PC机获取配置命令,在线配置FPGA电路结构.配合多路模拟信号采集和发生单元,可同步实现示波器、多用表和激励源等多种仪器功能,并可进行灵活组合;可重构一体测试仪具有LXI总线设备升级成本低廉、使用灵活等优点,同时充分利用FPGA在线可重配置技术和通用信号调理技术,实现了多仪器功能的集成;为未来型号测试任务中应用可重构测试技术奠定了基础.     

动态可重构技术在嵌入式计算机中的应用

在降低嵌入式计算机功耗、体积方面,动态可重构技术具有积极的作用。在计算机硬件设备的运行过程中,动态可重构技术可根据计算任务的不同实现不同的功能,使系统软硬件资源得到充分利用。该文对动态可重构技术进行分析,并探讨动态可重构技术在嵌入式计算机中的应用,为嵌入式计算机的发展提供参考。     

动态重构逻辑及现状

主要介绍动态重构逻辑的概念，发展现状及应用。     

可重构数据中心网络研究综述

超大规模数据中心成为数字社会的关键基础设施。用户端应用的激增使得数据中心网络(Data Center Networks,DCNs)的东西向流量呈指数级增长,同时端应用的多样化也导致了严重的流量倾斜问题。此外,后摩尔时代的到来和Dennard缩放的失效使得数据中心网络设备容量的增速趋缓。数据中心网络面临用户激增、流量倾斜和CMOS性能墙等多重压力。为解决上述问题,可重构数据中心网络(Reconfigurable Data Center Networks,RDCNs)应运而生。文中首先介绍RDCNs的5个研究驱动力,重点概述了两类物理层使能技术;其次,详细阐述RDCNs研究分类和链路重构、层重构以及拓扑重构这三大设计空间关键技术的研究现状;然后,简述RDCNs理论的研究进展;最后,展望未来研究方向并总结全文。     

Smart monopole antenna with pattern and frequency reconfiguration characteristics based on programmable metasurface

Metasurfaces having ultrathin and planar structure with sub‐wavelength unit cell, have recently gained significant potential for use thanks to their control capabilities over the electromagnetic waves from microwave to the visible range. The structure and the dimensions of the sub‐wavelength elements determine the electromagnetic properties, capabilities, and functionalities of the metasurfaces providing a full control of the reflected and transmitted fields and these metasurfaces are referred to as analog metasurfaces. When adjustability is added to the unit cells, programmable or digital metasurfaces are obtained, allowing us to take multiple unique functionality advantages controlled by external stimuli. In this study, we propose a metasurface structure, also known as 1‐bit coding metasurface, which is controlled depending on the “On/Off” state. The “On/Off” state is controlled by a computer program using genetical algorithm. Depending on the operating state, electromagnetic waves can be manipulated and different functionalities of the metasurfaces can be realized. The contribution and innovation of the study is the demonstration of the beam rotation, resonance frequency shift and radiation pattern reconfiguration properties of a simple monopole antenna by using controllable metasurface composed of T shaped resonator and circular patch with an operating frequency between 4.3 and 5.6 GHz.     

基于QoS的网络存活性动态重配置管理模型

传统的安全技术已经不足以保护无边界网络环境中高分布信息系统的存活性问题.针对网络存活性系统中由于外来攻击或自身故障等原因导致失效时,提供关键服务自恢复能力的不足,从容错QoS角度出发,提出了一个有效的网络存活性自适应重配置模型,讨论了存活性重配置策略,并给出存活性重配置的具体实现环节和相应的动态重配置算法.该模型可以实时监测系统当前状态,并能在系统遭受攻击或自身故障时,迅速确定动态调整算法,为系统有效实施存活性动态重配置策略提供了一种可行思路.     

子系统的动态重构

本文主要讨论了动态重构特性及其发展现状,介绍了利用Ｘｉｌｉｎｘ ＸＣ６２００ ＦＰＧＡ进行系统动态重构的方法。     

PACT XPP—A Self-Reconfigurable Data Processing Architecture

The eXtreme Processing Platform (XPP^TM) is a new runtime-reconfigurable data processing architecture. It is based on a hierarchical array of coarsegrain, adaptive computing elements, and a packet-oriented communication network. The strength of the XPP^TM technology originates from the combination of array processing with unique, powerful run-time reconfiguration mechanisms. Parts of the array can be configured rapidly in parallel while neighboring computing elements are processing data. Reconfiguration is triggered externally or even by special event signals originating within the array, enabling self-reconfiguring designs. The XPP^TM architecture is designed to support different types of parallelism: pipelining, instruction level, data flow, and task level parallelism. Therefore this technology is well suited for applications in multimedia, telecommunications, simulation, signal processing (DSP), graphics, and similar stream-based application domains. The anticipated peak performance of the first commercial device running at 150MHz is estimated to be 57.6 GigaOps/sec, with a peak I/O bandwidth of several GByte/sec. Simulated applications achieve up to 43.5 GigaOps/sec (32-bit fixed point).     

Network-based reconfiguration routes for a self-reconfigurable robot

This paper presents a network-based analysis approach for the reconfiguration problem of a self-reconfigurable robot. The self-reconfigurable modular robot named ＂AMOEBA-I＂ has nine kinds of non-isomorphic configurations that consist of a configuration network. Each configuration of the robot is defined to be a node in the weighted and directed configuration network. The transformation from one configuration to another is represented by a directed path with nonnegative weight. Graph theory is applied in the reconfiguration analysis, where reconfiguration route, reconfigurable matrix and route matrix are defined according to the topological information of these configurations. Algorithms in graph theory have been used in enumerating the available reconfiguration routes and deciding the best reconfiguration route. Numerical analysis and experimental simulation results prove the validity of the approach proposed in this paper. And it is potentially suitable for other self-reconfigurable robots＇ configuration control and reconfiguration planning.     

可重构模块化机器人现状和发展

由于市场全球化的竞争,机器人的应用范围要求越来越广,而每种机器人的构形仅能 适应一定的有限范围,因此机器人的柔性不能满足市场变化的要求,解决这一问题的方法就 是开发可重构机器人系统．本文介绍了可重构机器人的发展状况,分析了可重构机器人的研 究内容和发展方向．     

LS CSIMD配置存储器组织及管理算法研究

通过对LS CSIMD体系结构的深入研究,提出了一种支持扩展配置存储器寻址空间的配置存储器组织结构(配置指令采用立即数寻址),该结构通过增加配置存储器容量,可以有效地降低配置延迟.同时,针对LS CSIMD配置存储器的组织结构,提出了一种基于任务核频率和容量的配置数据管理算法.该算法根据配置任务序列特征,动态产生静态区容量,并根据任务核频率和容量进行调度,有效地减少了重复取入片上的配置数据总量,从而降低了配置延迟.实验结果表明,该算法不但时间复杂度低(最好情况下O(n)),而且当任务核数较多且任务核之间容量相差较小时可得最优解,其他情况下可得到次优解.