基于路徑的軟硬件劃分算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告

基于路徑的軟硬件劃分算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告一、項(xiàng)目背景隨著芯片技術(shù)的飛躍發(fā)展，移動(dòng)智能終端設(shè)備的普及以及大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，對(duì)于安全可靠的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求越來越迫切。硬件與軟件互為對(duì)立的關(guān)系，但近些年來，由于技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的程序模塊在硬件上實(shí)現(xiàn)，尤其是一些復(fù)雜的算法等高計(jì)算量的部分，通過硬件的并行能力大幅提高了算法的計(jì)算性能。針對(duì)這種背景，我們選擇了“基于路徑的軟硬件劃分算法”作為設(shè)計(jì)和研究的重點(diǎn)，旨在優(yōu)化硬件設(shè)備和軟件算法的關(guān)系，提高性能。二、研究目的本項(xiàng)目的研究目的旨在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種基于路徑的軟硬件劃分算法，該算法可以優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在不影響系統(tǒng)正確性的前提下，盡可能地提高系統(tǒng)的性能。具體而言，主要包括以下幾個(gè)方面：1.硬件與軟件的優(yōu)化分配：通過對(duì)程序模塊的性能分析和執(zhí)行路徑的統(tǒng)計(jì)，將算法中高耗能的模塊部分分配給硬件執(zhí)行，提升整個(gè)算法的執(zhí)行效率。2.系統(tǒng)資源配置：結(jié)合硬件和軟件的不同特性，根據(jù)算法的特性和系統(tǒng)的需求，合理配置資源，避免因?yàn)橘Y源不足導(dǎo)致的性能瓶頸問題。3.系統(tǒng)正確性保證：在算法優(yōu)化的過程中，需要保證算法的正確性，并且在算法執(zhí)行中避免因?yàn)橛布\(yùn)算的誤差，導(dǎo)致算法的執(zhí)行結(jié)果不準(zhǔn)確。三、中期研究內(nèi)容1.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)算法的特性，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖，包括硬件和軟件部分的劃分。2.路徑優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)：結(jié)合算法的性能和資源要求，提出基于路徑的軟硬件劃分算法，并且在軟件模擬器中進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證。3.系統(tǒng)資源配置方法的研究：在算法執(zhí)行過程中，分析系統(tǒng)的資源使用情況，設(shè)計(jì)資源配置的優(yōu)化算法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的正確性和優(yōu)化效果。四、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃1.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于路徑的軟硬件劃分算法:對(duì)于給定的樣例算法，分析算法中每個(gè)部分的特性和資源需求，對(duì)于高耗時(shí)模塊使用硬件加速處理，設(shè)計(jì)路徑優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)一個(gè)軟硬件協(xié)同的樣例算法。2.編寫程序模擬器進(jìn)行測(cè)試:編寫程序模擬器，在模擬器終端上運(yùn)行樣例算法，測(cè)試算法正確性和運(yùn)行效率。3.基于FPGA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)樣例算法:根據(jù)算法實(shí)現(xiàn)性能和硬件資源需求，選擇合適的FPGA平臺(tái)進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試算法在硬件平臺(tái)上的執(zhí)行效率和正確性。四、研究意義本項(xiàng)目的研究成果具有一定的理論和實(shí)用意義。對(duì)于理論方面，本項(xiàng)目選取了基于路徑的軟硬件劃分算法進(jìn)行研究，該方法將算法模塊分為多個(gè)部分，并對(duì)計(jì)算量大的部分進(jìn)行硬件加速，相比傳統(tǒng)的完全硬件實(shí)現(xiàn)，具有更加靈活的運(yùn)算方式和極高的執(zhí)行效率。對(duì)于實(shí)踐方面，本項(xiàng)目通過實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于路徑的軟硬件協(xié)同的樣例算法來驗(yàn)證算法的正確性，并在實(shí)驗(yàn)中對(duì)比算法的執(zhí)行效率，從而得出算法在實(shí)踐中的可行性和優(yōu)化效果。五、進(jìn)展和計(jì)劃目前，我們已經(jīng)完成了基于路徑的軟硬件劃分算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并且在模擬器上進(jìn)行了測(cè)試，得到了較為理想的優(yōu)化效果；接下來，我們計(jì)劃基于FPGA平臺(tái)對(duì)該算法進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證算法的正