在时间约束下基于簇结构的资源最小化的架构综合

论文摘要

随着硬件电路的复杂化，高层次综合在整个设计过程中起着非常关键的作用。对于数字信号处理应用程序，利用最少的资源实现高性能已经成为一个非常严峻的问题。可寻址的寄存器数量是数字信号处理程序在集中式架构上实现高性能的巨大障碍。在簇架构中，寄存器和功能单元被分配到多个簇结构中，这样可得到更短的时钟周期和更多的寄存器。在本文中，我们综合各种因素给出了架构模型、数据流图模型和时间模型。基于这些模型，我们提出了一个在时间和寄存器约束下使用资源最少的同构簇架构综合方法。在此方法中，当缺少寄存器时我们用增加一个新的簇架构来代替插入内存操作。通过在调度过程中计算寄存器数量，通信数量和功能单元需求量，我们选择最优的簇结构来安排每一个程序中的操作指令。在调度过程中，我们把簇结构分配、指令调度和寄存器分配整合到一个阶段执行。更进一步，我们提出了一个优化初始架构中冗余资源的方法。最后我们调度MOVE操作使我们的通信数量达到最少。实验结果表明我们的方法与集中式架构综合方法相比，在成功率上对于一般情况可提高96%，对于时间约束严格的情况可提高224%，同时可有效的减少资源使用情况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的研究问题
• 1.4 论文的主要工作
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 高层次综合和数据流图生成技术
• 2.1 高层次综合技术
• 2.1.1 高层次综合的概述
• 2.1.2 高层次综合的内容
• 2.1.3 高层次综合的作用
• 2.2 数据流图生成技术
• 2.2.1 Trimaran总体介绍
• 2.2.2 Trimaran中的数据流信息
• 2.3 本章小结
• 第三章 问题举例和架构、模型设计
• 3.1 问题举例
• 3.1.1 示例描述
• 3.1.2 基于集中式架构的调度举例
• 3.1.3 基于簇架构的调度举例
• 3.2 架构模型
• 3.3 数据流图模型
• 3.4 时间模型
• 3.5 问题模型
• 3.6 本章小结
• 第四章 架构综合方法的设计与实现
• 4.1 综合方法的整体框架
• 4.2 操作结点的开始执行时间
• 4.2.1 最早开始执行时间
• 4.2.2 最晚开始执行时间
• 4.3 关键路径的调度
• 4.4 构造初始的调度和资源配置
• 4.4.1 寄存器生命周期的分析
• 4.4.2 簇之间通信的分析
• 4.4.3 簇结构绑定的衡量标准
• 4.4.4 操作的调度安排算法
• 4.5 最小化初始调度中的资源配置
• 4.6 MOVE操作的调度安排
• 4.7 本章小结
• 第五章 实验结果与分析
• 5.1 实验的选取
• 5.2 实验的验证与结果分析
• 5.2.1 针对时间性能的对比分析
• 5.2.2 针对不同约束条件下的最优化分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与进一步工作
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果