基于fpga架构的定制指令面积代价的研究

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1、学校代号：10532学号：S11102053密级：普通湖南大学硕士学位论文FPGA架构的定制指令面积代价究墙羞望僮；信息抖堂皇王程堂院迨室握童目塑；2Q!垒生§旦!主目釜避委虽盒圭廑；盛丝遂夔握于研基的ResearchforAreaCostofCustomInstructionBasedontheFPGAArchitectureLIUHaimingB．E．(TaishanUniversity)2011AthesissubmiRedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthede

2、greeofMasterofEngineeringInComputerScienceandtechnologyintheGraduateSchoolHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorWUQiangMay，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完

3、全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：钏襁羁日期：游乡月留日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密日。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：导师签名：日期：矽解易月铲日日期：砷／忤6月占日基于FPGA架

4、构的定制指令面积代价的研究摘要随着嵌入式技术的发展，高性能和可编程性成为片上系统设计最为重要的设计目标，可重构处理器能够在不需要更改系统整体架构的情况下，针对特定的应用设计专用指令以提高系统的性能，缩短设计周期和减少设计代价。根据特定的目标应用和特殊的物理器件设计专用指令的过程被称为定制指令，很多研究都涉及到了定制指令自动化的过程，但主要集中于选择算法的研究上。本文从定制指令中面积估计和优化的角度出发，对定制指令的自动化进行了以下研究：首先，使用基于基本单元的面积估计方法来准确估计定制指令集的面积代价。根据岛式FPGA结

5、构的特性，以基本单元(BasicCell，BC)作为中间表示的最小单位来划分一条定制指令，该过程首先枚举定制指令的所有潜在的基本单元实例，然后对每一个基本单元实例进行合法性检查，再选择最小数量的基本单元集覆盖原有的定制指令的中间表示，最后使用基于基本单元的模型来估计定制指令的面积代价。每一个合法的基本单元都仅需要单个FPGA的逻辑单元就可以实现，因此可以通过统计基本单元数来间接估计一条定制指令的数据通路需要使用多少个FPGA逻辑单元。其次，在基本单元划分的基础上使用指令融合的方法优化定制指令集的面积。将定制指令划分为一个

6、最小数量的基本单元集后，首先对集合中的基本单元进行进一步划分，把每一个基本单元划分为逻辑部分和算术部分，然后根据是否需要使用新的多路复用器分情况融合两个来自不同指令的基本单元。融合后的基本单元可以分时完成原来基本单元的功能，但仅需要使用一个FPGA逻辑单元。指令融合的方法不同于资源共享方法，并非最大化共用相同的节点，而是最大化发挥查找表的计算能力，使得原来两个基本单元的功能仅用一个FPGA逻辑单元就可以实现。关键词：片上系统；定制指令；现场可编程门阵]FIJ(FPGA)；面积代价；融合硕士学位论文AbstractWith

7、thedevelopmentofembeddedtechnology，highperformanceandprogrammabilitybecomethemostimportantdesignobjectivesforsystemonchip．Withoutchangingthewholestructure，reconfigurableprocessorcandesignspecificinstructionforspecialapplicationtoimprovesystemperformance，shortende

8、signcyclesandreducedesigncosts．Accordingtospecifictargetapplicationsandspecialphysicaldevice，selectionprocessofdedicatedinstructionisknownascustominstruction．M