本發(fā)明涉及一種基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型

背景技術(shù)：

為了實(shí)現(xiàn)汽車安全輔助駕駛技術(shù)研究的主要目的，需要通過安裝在車輛上的各種傳感器(被動(dòng)紅外相機(jī)、工業(yè)照相機(jī)、微波雷達(dá)、激光雷達(dá)等)掌握本車、道路、以及周圍車輛的狀況等信息，輔助駕駛?cè)嗽黾迎h(huán)境感知的能力，并為其提供預(yù)警信號。

融合多傳感器的信息可以得到單個(gè)傳感器難以得到的性能，主要體現(xiàn)在提高了信息冗余性與互補(bǔ)性。信息融合具有的性能優(yōu)勢主要體現(xiàn)為：提高了信息的可信度和目標(biāo)的可探測性，擴(kuò)大了時(shí)間和空間的搜索范圍，降低了推理模糊程度，改進(jìn)了探測性能，增加了目標(biāo)特征矢量的維數(shù)，提高了空間分辨率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的容錯(cuò)能力和自適應(yīng)性。

異構(gòu)計(jì)算是指使用不同類型指令集和體系架構(gòu)的計(jì)算單元組成系統(tǒng)的計(jì)算方式。常見的計(jì)算單元類別包括：CUP(中央處理器)、GPU(圖形處理器)、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)等。CPU與GPU的高度融合已是大勢所趨，但這不只是硬件層面的變更，更多的是計(jì)算理念的變革。如何將不同的計(jì)算任務(wù)自動(dòng)分配給最適宜于處理該任務(wù)的芯片，借此實(shí)現(xiàn)最高的能效比以及最高的晶體管利用率，成為探索新的編程模式或者計(jì)算模式要面臨的重大問題。

當(dāng)越來越多的專用硬核被集成到FPGA中以后，F(xiàn)PGA的設(shè)計(jì)方法需要發(fā)生根本性的變化。在IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域已經(jīng)逐步得到認(rèn)同的SoC設(shè)計(jì)方法同樣被引入到FPGA設(shè)計(jì)領(lǐng)域，這一方法的核心在于圍繞CPU內(nèi)核展開設(shè)計(jì)，以CPU引出的系統(tǒng)總線為主干，其他模塊都掛在這一總線上，比如，在FPGA上開發(fā)基于CPU的系統(tǒng)，當(dāng)FPGA上電后，硬件邏輯通過芯片配置成功后，讀取軟件文件并轉(zhuǎn)到SDRAM(同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器)中，軟件在SDRAM中運(yùn)行。

GPU等專用計(jì)算單元雖然工作頻率較低，具有更多的內(nèi)核數(shù)和并行計(jì)算能力，總體性能/芯片面積的比和性能/功耗比都很高，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到充分利用。特別是GPU的通用計(jì)算被導(dǎo)入高并行計(jì)算領(lǐng)域，對處理包括視覺傳感器在內(nèi)的融合多傳感器信息，起到新核心的作用。

本發(fā)明提供了一種基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型。架構(gòu)的特征為具有獨(dú)立的并行CPU和并行GPU，有各自的SDRAM，均可訪問對方的SDRAM，并處于FPGA結(jié)構(gòu)之外；GPU通過I/O總線連接到芯片組，然后再通過I/O橋與CPU相連；CPU由ALU、寄存器文件和閃存緩存以及總線接口組成。進(jìn)行系統(tǒng)移植，以支持多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)成一種嵌入式操作系統(tǒng)原型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型。本發(fā)明包括以下特征：

發(fā)明技術(shù)方案

1.一種多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，架構(gòu)的特征：

1)具有獨(dú)立的并行CPU和并行GPU，有各自的SDRAM，均可訪問對方的SDRAM，并處于FPGA結(jié)構(gòu)之外；

2)GPU通過I/O總線連接到芯片組，然后再通過I/O橋與CPU相連；

3)CPU由ALU、寄存器文件和閃存緩存以及總線接口組成。

2.基于權(quán)利要求1的硬件架構(gòu)，進(jìn)行系統(tǒng)移植，以支持多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)成一種嵌入式操作系統(tǒng)原型。

附圖說明

附圖1是基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型圖。

具體實(shí)施方式

這種基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型，包括如下步驟特征：

1)具有獨(dú)立的并行CPU和并行GPU，有各自的SDRAM，均可訪問對方的SDRAM，并處于FPGA結(jié)構(gòu)之外；

2)GPU通過I/O總線連接到芯片組，然后再通過I/O橋與CPU相連；

3)CPU由ALU、寄存器文件和閃存緩存以及總線接口組成；

4)進(jìn)行系統(tǒng)移植，以支持多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)成一種嵌入式操作系統(tǒng)原型。