共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)軟硬件通信的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)之我見(jiàn)

1、共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)軟硬件通信的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)之我見(jiàn)共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)軟硬件通信的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)之我見(jiàn)1可重構(gòu)計(jì)算機(jī)與共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)通過(guò)研究可知，可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的組成有兩個(gè)局部：第一，硬件局部，該局部的編程是可以重新構(gòu)造的；第二，軟件局部，該局部與硬件局部較為類(lèi)似。這兩個(gè)局部組合后所產(chǎn)生的功能是目前最先進(jìn)的，其功能也是一般硬件、軟件普通結(jié)合所無(wú)法到達(dá)的，其功能更加強(qiáng)大?？芍貥?gòu)計(jì)算機(jī)可以完全代替以往的舊式程序，走上了計(jì)算領(lǐng)域的巔峰，形成了質(zhì)的飛躍。不過(guò)上述技術(shù)要求較高，是硬件和軟件的綜合，所以根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)軟硬件通信還存在很多需要解決的問(wèn)題，用于商業(yè)開(kāi)發(fā)那么更是后話了。共享存儲(chǔ)可

2、重構(gòu)計(jì)算機(jī)主要是面對(duì)大量信息處理等規(guī)模較大的綜合性要求，對(duì)于一般用戶而言，在使用重構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，主要目的本文由論文聯(lián)盟搜集整理就是以PIE為根底，處理相關(guān)平臺(tái)數(shù)據(jù)，也就是以普通電腦為根底，將FPGA與PIE相連接，兩者接通后，F(xiàn)PGA就能及時(shí)訪問(wèn)系統(tǒng)內(nèi)容，最終計(jì)算并得出相應(yīng)數(shù)據(jù)。2可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的要點(diǎn)2.1硬件粒度硬件粒度是計(jì)算機(jī)中硬件綜合、集中量的完好表述。在可重構(gòu)計(jì)算機(jī)中，其硬件系統(tǒng)的要素綜合、集中量的上下決定了硬件的使用效率。效率越高，所采用的硬件數(shù)量就更少，那么對(duì)于可重構(gòu)計(jì)算機(jī)整體而言，總硬件數(shù)量就會(huì)下降，相應(yīng)的，其運(yùn)作效率就會(huì)有所進(jìn)步，這種現(xiàn)象也被視為硬件粒度的提升，相反，就視為硬件

3、粒度的下降。從另一方面來(lái)說(shuō)，假如硬件粒度有所提升，那么在應(yīng)用中的效率也就越高，功能就更加強(qiáng)大，同時(shí)，硬件數(shù)量更少，節(jié)約了本錢(qián)。通過(guò)研究目前現(xiàn)狀可知，現(xiàn)有的可重構(gòu)計(jì)算機(jī)中的硬件粒度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。假如有稍簡(jiǎn)潔的電路，那么采用乘法器時(shí)，邏輯門(mén)的作用就變得相對(duì)重要，包括：或門(mén)、與門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)等。為理解決這一問(wèn)題，局部研究人員，認(rèn)為完全可以以算法邏輯單元即ALU及乘法器取代通常意義上可重構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主流單位，F(xiàn)PGA單位。按此原那么設(shè)計(jì)出的可重構(gòu)計(jì)算機(jī)，其算法單元抽象程度高，可以說(shuō)是通過(guò)算法單元的功能實(shí)現(xiàn)了重構(gòu)，故而一般又被稱(chēng)為功能塊計(jì)算機(jī)；以FPGA及其附屬元件設(shè)計(jì)出的可重構(gòu)計(jì)算器，充分

4、利用了FPGA的靈敏性，這種系統(tǒng)一般又被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)表計(jì)算機(jī)。2.2可重構(gòu)硬件和處理器之間的間隔 在重構(gòu)計(jì)算機(jī)完畢研究、應(yīng)用在實(shí)際操作階段時(shí)，該系統(tǒng)仍然有其不完善的地方：總線并沒(méi)有與系統(tǒng)硬件相聯(lián)接，只是簡(jiǎn)單地將其與外部的總線路相接，其作用是單一地對(duì)PU進(jìn)展輔助工作。專(zhuān)家指出，只有從根本上對(duì)處理器和硬件進(jìn)展完善，才能進(jìn)步其通信速率，將兩者的間隔 逐步減小，最好的方案就是把兩者直接連接，通過(guò)處理器強(qiáng)大的功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展計(jì)算和訪問(wèn)。專(zhuān)家的觀點(diǎn)為可重構(gòu)硬件的進(jìn)一步研究做出了鋪墊，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。2.3容量可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的容量上下直接決定了其性能好壞，總的來(lái)說(shuō)，就是降低硬件數(shù)量，重新構(gòu)建系統(tǒng)，使其功能更加完善。

5、假如實(shí)際情況不同，那么選擇硬件和軟件的數(shù)量也不盡一樣，因?yàn)榭芍貥?gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性質(zhì)變化是由硬件、軟件的綜合功能決定的，與此同時(shí)，對(duì)其要求的不同，研發(fā)、使用的工作人員技術(shù)層次上下，也是另一個(gè)重要的方面。3共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)軟硬件通信的優(yōu)化該系統(tǒng)以FPGA為主要載體，NIS2的作用就是協(xié)助其信號(hào)和數(shù)據(jù)處理，并獨(dú)立計(jì)算。同時(shí)，NIS2的頻率不夠，所以上面的代碼長(zhǎng)度也缺乏以滿足其需求。而GPP與其有所差距，因?yàn)樵贕PP的運(yùn)作中，執(zhí)行開(kāi)銷(xiāo)更大，但是兩者的寫(xiě)作運(yùn)行無(wú)法有效進(jìn)步系統(tǒng)性能。因此，假設(shè)想優(yōu)化該系統(tǒng)，要確保NIS2的獨(dú)立性，確保其虛擬地址的訪問(wèn)量和獨(dú)立性。3.1獨(dú)立虛擬存儲(chǔ)訪問(wèn)獨(dú)立虛擬儲(chǔ)存有兩個(gè)要求

6、：第一，對(duì)地址進(jìn)展查閱和翻譯；第二，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展統(tǒng)計(jì)、核算和傳送。第一個(gè)要求主要是對(duì)Avaln總線進(jìn)展翻譯，同時(shí)設(shè)置PIE并綜合地址和表格數(shù)據(jù)，只有Avaln總線中的地址可以與本地地址相照應(yīng)，就能保證系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率。PGD與PTE可以用來(lái)描繪虛擬地址與實(shí)際地址的映射關(guān)系。兩者中出現(xiàn)空入口，那么可知其出現(xiàn)頁(yè)錯(cuò)誤，上文中提到的FPGA無(wú)法實(shí)現(xiàn)頁(yè)錯(cuò)誤的運(yùn)算和解答，因此可以通過(guò)EH方法對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)展解答。處理過(guò)程中，GPP會(huì)優(yōu)先收到頁(yè)錯(cuò)誤報(bào)告，而GPP還有一個(gè)功能，就是完全置換FPGA對(duì)頁(yè)錯(cuò)誤進(jìn)展解答。第二個(gè)要求主要是針對(duì)PIE完成的。PIE可以將總線中的數(shù)據(jù)進(jìn)展轉(zhuǎn)換，而此要求的效率不高，由于兩者換算過(guò)程繁

7、雜，因此PIE的效率低下就嚴(yán)重影響了總線中的數(shù)據(jù)通暢度。那么可通過(guò)組件的應(yīng)用對(duì)FPGA進(jìn)展計(jì)算，以便進(jìn)步其運(yùn)算效率。3.2實(shí)現(xiàn)同步存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)同步存儲(chǔ)需要用到PSIX信號(hào)量，該變量實(shí)際上是一個(gè)整形變量，一般具有16B的長(zhǎng)度，只有滿足原子性要求的訪問(wèn)語(yǔ)句，才能對(duì)其進(jìn)展有效訪問(wèn)，這就需要我們?cè)谶M(jìn)展原語(yǔ)操作的時(shí)候，保證動(dòng)作的原子性。例如，在進(jìn)展內(nèi)存讀取操作時(shí)，利用FETH語(yǔ)句后，還需要通過(guò)加法操作，將其寫(xiě)入另外的存儲(chǔ)單元，在這兩個(gè)操作之間，不得夾雜其他的語(yǔ)句操作。在常見(jiàn)的X86計(jì)算機(jī)系統(tǒng)下，實(shí)現(xiàn)這種原子性操作，是通過(guò)總線的鎖定功能，即FSBLK功能實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)FSBLK信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，表示有一個(gè)原子操作需要被

8、執(zhí)行。而在可重構(gòu)計(jì)算機(jī)中，原子操作那么是通過(guò)FPGA元件實(shí)現(xiàn)的。該元件詳單與一個(gè)PIE端設(shè)備，并不具備將前端總線鎖死的功能，也就無(wú)法通過(guò)FSBLK實(shí)現(xiàn)一樣的原子性操作了，事實(shí)上FPGA元件之所以可以有效支持原子操作，是因?yàn)槠鋬?nèi)部具有一個(gè)特殊的存儲(chǔ)單元utexRA。該單元雖然位于FPGA元件內(nèi)部，但其作用范圍卻可以映射到系統(tǒng)存儲(chǔ)中，可以保證GPP對(duì)總線的有效方位。在該單元的作用下，無(wú)論是GPP還是NIS2，均能對(duì)進(jìn)程進(jìn)展鎖定，從而保證互斥。詳細(xì)而言，當(dāng)GPP鎖定了該單元后，一旦操作的目的地址位于PIE設(shè)備中時(shí)，H單元會(huì)對(duì)操作進(jìn)展轉(zhuǎn)換，將其標(biāo)記為讀鎖定操作，當(dāng)讀寫(xiě)操作完成后，鎖定標(biāo)記清零，保證操作準(zhǔn)確，假如不然，那么會(huì)發(fā)出解鎖事務(wù)包?？梢?jiàn)，當(dāng)讀操作或讀鎖定操作之間的存儲(chǔ)單元已經(jīng)被鎖定時(shí)，操作會(huì)被堵塞，從而保證原子操作的準(zhǔn)確性。4完畢語(yǔ)從當(dāng)下的情況看，我國(guó)雖然一直致力于研究可重構(gòu)計(jì)算機(jī)