Research on Reconfigurable General Purpose Co-processor Systems and Their Optimized Hardware/Software Codesign Compiler

可重构通用协处理器系统及其优化的软硬件协同设计编译器研究

基本信息

  • 批准号:
    07458060
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.71万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1997
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have investigated computer systems with reconfigurable general purpose co-processors, and the hardware/software codesign environment for the systems. The results of our research are as follows :1. We have proposed a reconfigurable coprocessor architecture made of FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), a cache memory, and a bus interface.2. We have designed and implemented a prototype of the co-processor for Sun workstations. The coprocessor includes 4 FPGAs, a 1 MB cache memory, and a bus interface with a hardware queue.3. We proposed a hardware/software codesign environment for the computer system with the co-processor. We have investigated the system description languages and the co-operation method between the main processor and the co-processor.4. We have designed and implemented the codesign environment from C programs for the coprocessor system. The hardware/software codesign compiler accepts a C program and estimates the execution time and the hardware costs of each function … More when the function is implemented as a hardware. The compiler also estimates the execution time of the function with the software implementation. Then the compiler decides the implementation method of each function.5. We have investigated the optimization method of C programs to be implemented as hardware modules on FPGAs. We have introduced hardware independent optimization methods such as the loop-unrolling, the variable bit-length reduction, the function expansion, ets., optimization methods such as the 4-1 LUT (Look-Up Table) based hardware estimation method, the marge method of bit-level operations, etc.6. We have tested several algorithms on the prototype of the codesign system, which include lexical analysis, sorting, and several graphic applications. We have found that the FPGA based co-processor is useful for the fast execution of programs, when the program include the parallel-if structure or the bit-level operations.In the future, we would like to investigate context switching on the co-preoessor system, and dynamic reconfigurability of the co-processor. Less
我们已经调查了计算机系统与可重构的通用协处理器,和系统的硬件/软件协同设计环境。研究结果如下:1.提出了一种由FPGA(现场可编程门阵列)、高速缓冲存储器和总线接口构成的可重构协处理器结构.我们已经设计并实现了一个原型的协处理器的Sun工作站。该协处理器包括4个FPGA、1 MB高速缓存和一个带硬件接口的总线接口.我们提出了一个硬件/软件协同设计环境的计算机系统与协处理器。研究了系统描述语言和主、协处理器之间的协同工作方法。我们设计并实现了协处理器系统的C语言协同设计环境。硬件/软件协同设计编译器接受C程序并估计每个函数的执行时间和硬件成本 ...更多信息 当该功能被实现为硬件时。编译器还估计软件实现的函数的执行时间。然后由编译器决定每个函数的实现方法.我们已经研究了C程序的优化方法,以实现在FPGA的硬件模块。介绍了与硬件无关的优化方法,如循环展开、可变位长度缩减、函数扩展等,优化方法,例如基于4-1 LUT(查找表)的硬件估计方法、位级操作的Marge方法等。我们已经测试了几个算法的原型的协同设计系统,其中包括词法分析,排序,和几个图形应用程序。我们发现,当程序包含并行if结构或位级操作时,基于FPGA的协处理器对于程序的快速执行是有用的,在未来,我们希望研究协处理器系统上的上下文切换,以及协处理器的动态可重构性。少

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Shinji Kimura: "Design Verification of Arithmetic Circuits Using Residue BBD's (in Japanese)" Technical Reports of IEICE. VLD95-46. 1-8 (1995)
Shinji Kimura:“使用残留 BBD 的算术电路的设计验证(日文)”IEICE 的技术报告。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
木村 晋二: "Residue BDD and Its Application to the veripication of Arithmetic Circuits" 32nd Design Automation Conference. 542-545 (1995)
Shinji Kimura:“残差 BDD 及其在算术电路验证中的应用”第 32 届设计自动化会议(1995 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Yasufumi Itoh, Makoto Hirao, Kazuyoshi Takagi, Shinji Kimura and Katsumasa Watanabe: "Hardware/Software Codesign and Co-operation on General Purpose Coprocessor using DMA (in Japanese)" Technical Report of IEICE. VLD96-98 ICD96-208. 17-22 (1997)
Yasufumi Itoh、Makoto Hirao、Kazuyoshi Takagi、Shinji Kimura 和 Katsumasa Watanabe:“使用 DMA 的通用协处理器的硬件/软件协同设计和合作(日语)”IEICE 的技术报告。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
伊藤康史、平尾誠、木村晋二、渡邉勝正: "汎用コプロセッサGPCP-SSのハードウェア/ソフトウェア協調設計のためのコンパイラ" 情報処理学会DAシンポジウム'96論文集. 123-128 (1996)
Yasushi Ito、Makoto Hirao、Shinji Kimura、Katsumasa Watanabe:“通用协处理器 GPCP-SS 的硬件/软件协同设计编译器”日本信息处理协会 DA 研讨会 96 论文集(1996 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
伊藤,康史: "汎用コプロセッサGPCP-SSの実現と評価" 信学技報VLD95-100. 87-94 (1995)
Ito, Yasushi:“通用协处理器 GPCP-SS 的实现和评估”IEICE 技术报告 VLD95-100 (1995)。
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  • 资助金额:
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