一種基于開銷計(jì)算的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的映射決策方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于開銷計(jì)算的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的映射決策方法，首先根據(jù)表示應(yīng)用算法核心循環(huán)的數(shù)據(jù)依賴圖DDG以及可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)，建立4個(gè)開銷模型，分別為延時(shí)開銷、互連開銷、PE占用率開銷和相近度開銷；然后對(duì)某一操作節(jié)點(diǎn)存在的多個(gè)可行映射方案，計(jì)算各可行映射方案在4個(gè)開銷模型中對(duì)應(yīng)的開銷值；接著按照4個(gè)開銷模型對(duì)映射結(jié)果的影響程度由主到次依次遍歷各可行的映射方案，逐漸縮小可行映射方案集，最終得出最佳映射方案。這種決策方法保證了對(duì)映射影響越大的因素在映射決策中越占主導(dǎo)地位。使用本發(fā)明的開銷模型和映射決策方法，能夠得到執(zhí)行效率較高的配置信息，從而充分發(fā)揮可重構(gòu)系統(tǒng)的并行性。
【專利說明】一種基于開銷計(jì)算的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的映射決策方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于嵌入式信息【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于開銷計(jì)算的面向可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的映射決策方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)所使用的陣列配置信息，不僅保證了應(yīng)用程序在可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)正確的功能，還要兼顧可重構(gòu)陣列有限的硬件資源而高效率的執(zhí)行。如何穩(wěn)定有效地自動(dòng)生成符合要求的配置信息一直以來都是無法解決的問題。
[0003]將應(yīng)用程序中的核心循環(huán)映射到可重構(gòu)陣列上的問題已經(jīng)被證明一個(gè)多項(xiàng)式復(fù)雜程度的非確定性(Non-deterministic Polynomial,簡(jiǎn)稱NP)完全問題，由JohnsonD S.1982 年在《Journal of Algorithms))雜志上發(fā)表的論文《The NP-compIetenesscolumn:An ongoing guide》證明。既然無法使用一個(gè)具有確定性多項(xiàng)式時(shí)間的算法來計(jì)算配置信息，只能借助一系列啟發(fā)式優(yōu)化方法得到近似解，并以近似解替代最優(yōu)解。啟發(fā)式的優(yōu)化方法需要使用一系列經(jīng)驗(yàn)性的計(jì)算公式和判定規(guī)則，然而可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性給啟發(fā)式的設(shè)計(jì)增加了很大的難度。
[0004]現(xiàn)有的自動(dòng)映射方法由于無法通過抽象的開銷模型約束控制以下兩點(diǎn):(1)過多的路由PE導(dǎo)致計(jì)算資源的減少；(2)大量的臨時(shí)數(shù)據(jù)造成的寄存器溢出，往往產(chǎn)生效率低下的配置信息。為了解決以上問題，必須從數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)、互連資源使用量、功能單元占用率和映射距離與操作間相關(guān)性的相近度這幾方面綜合考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]要解決的技術(shù)問題:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供適用于可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的新型的開銷模型、映射開銷函數(shù)以及映射決策方法，用于評(píng)估可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)軟件流水開銷和判定最佳映射方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中建立準(zhǔn)確的開銷模型和確定最佳映射困難的技術(shù)問題。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種基于開銷計(jì)算的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的映射決策方法，首先建立表示應(yīng)用算法核心循環(huán)的數(shù)據(jù)依賴圖DDG，得到當(dāng)前待映射操作節(jié)點(diǎn)U、當(dāng)前待映射操作節(jié)點(diǎn)u的直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn)Pred(U)、當(dāng)前待映射操作節(jié)點(diǎn)u的直接后續(xù)節(jié)點(diǎn)Succ (U),以及在可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)中軟件流水的啟動(dòng)間隔II，然后順序執(zhí)行以下步驟:
[0008](1)、建立以下4個(gè)開銷模型，分別為:
[0009]延時(shí)開銷:表示操作數(shù)傳輸?shù)胶蜻x可重構(gòu)處理單元PE的輸入端口的延時(shí)；
[0010]互連開銷:表示用于傳遞數(shù)據(jù)到候選可重構(gòu)處理單元PE的互連資源數(shù)目；
[0011]PE占用率開銷:用以衡量可重構(gòu)陣列中各個(gè)可重構(gòu)處理單元PE的使用程度； [0012]相近度開銷:衡量當(dāng)前待映射的操作節(jié)點(diǎn)與已經(jīng)映射到可重構(gòu)處理單元PE上、且沒有直接的數(shù)據(jù)依賴卻有相同的 直接后繼操作節(jié)點(diǎn)的操作節(jié)點(diǎn)之間的相近程度；[0013](2)、對(duì)某一操作節(jié)點(diǎn)存在的多個(gè)可行映射方案，計(jì)算各可行映射方案在4個(gè)開銷模型中對(duì)應(yīng)的開銷值；
[0014]所述延時(shí)開銷的計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于開銷計(jì)算的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的映射決策方法，其特征在于:首先建立表示應(yīng)用程序核心循環(huán)的數(shù)據(jù)依賴圖DDG，得到當(dāng)前待映射操作節(jié)點(diǎn)U、當(dāng)前待映射操作節(jié)點(diǎn)u的直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn)Pred(u)、當(dāng)前待映射操作節(jié)點(diǎn)u的直接后續(xù)節(jié)點(diǎn)Succ (U),以及在可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)中軟件流水的啟動(dòng)間隔II，然后順序執(zhí)行以下步驟: (1)、建立以下4個(gè)開銷模型，分別為: 延時(shí)開銷:表示操作數(shù)傳輸?shù)胶蜻x可重構(gòu)處理單元PE的輸入端口的延時(shí)； 互連開銷:表示用于傳遞數(shù)據(jù)到候選可重構(gòu)處理單元PE的互連資源數(shù)目； PE占用率開銷:用以衡量可重構(gòu)陣列中各個(gè)可重構(gòu)處理單元PE的使用程度； 相近度開銷:衡量當(dāng)前待映射的操作節(jié)點(diǎn)與已經(jīng)映射到可重構(gòu)處理單元PE上、且沒有直接的數(shù)據(jù)依賴卻有相同的直接后繼操作節(jié)點(diǎn)的操作節(jié)點(diǎn)之間的相近程度； (2)、對(duì)某一操作節(jié)點(diǎn)存在的多個(gè)可行映射方案，計(jì)算各可行映射方案在4個(gè)開銷模型中對(duì)應(yīng)的開銷值； 所述延時(shí)開銷的計(jì)算公式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于開銷計(jì)算的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的映射決策方法，其特征在于:所述遍歷各可行的映射方案、逐漸縮小可行映射方案集、最終得出最佳映射方案的遍歷篩選過程包括順序執(zhí)行的以下4步: (1)延時(shí)開銷遍歷，根據(jù)延時(shí)開銷的大小對(duì)各可行映射方案進(jìn)行排序篩選，保留延時(shí)開銷在一定閾值范圍內(nèi)的映射方案，該閾值范圍根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中具體的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)； (2)互連開銷遍歷，將經(jīng)延時(shí)開銷遍歷篩選后的映射方案根據(jù)互連開銷的大小進(jìn)行排序篩選，保留互連開銷在一定閾值范圍內(nèi)的映射方案，該閾值范圍根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中具體的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)； (3)PE占用率遍歷，將經(jīng)互連開銷遍歷篩選后的映射方案根據(jù)PE占用率開銷的大小進(jìn)行排序篩選，保留PE占用率開銷最小的映射方案；(4) 相近度開銷遍歷，將經(jīng)PE占用率遍歷篩選后的映射方案根據(jù)相近度開銷的大小進(jìn)行排序篩選，保留相近度開銷最小的映射方案。
【文檔編號(hào)】G06F9/50GK103605573SQ201310576351
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】齊志, 馬璐, 曹鵬, 王學(xué)香 申請(qǐng)人:東南大學(xué)