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嵌入式系统软硬件划分技术研究

2020-11-22阅读(823)

嵌入式系统软硬件划分技术研究

论文摘要

软硬件划分是软硬件协同设计的关键技术之一,划分结果对最终的设计方案有非常重要的影响。软硬件划分主要包括:处理单元分配、任务指派和任务调度三个方面,根据系统的结构可分为二向划分、多向划分和动态可重构系统划分;根据优化目标的数量,可分为单目标划分和多目标划分。论文深入研究了嵌入式系统的软硬件划分技术,主要包括四个方面的内容。首先以实时信息处理系统为例研究了单目标二向划分,根据二向划分的特点,采用列表调度的思想,提出了一种构造式单目标二向划分算法,定义了系统资源紧迫度和节点局部属性两个评价度量,在遍历系统任务图的同时确定系统任务的映射域和开始时间,通过动态调整映射目标避免陷入局部最优。然后研究了单目标多向划分,通过对多向划分问题及现有算法的分析,提出了一种基于搜索式算法的单目标多向划分算法,采用遗传算法求解处理单元分配问题,高效、异构任务调度算法完成任务的指派和调度,在一个循环内完成种群内所有个体的划分。在多目标多向划分中,针对适应度赋值和新种群生成这两个问题进行了重点研究,提出了一种基于Pareto排序的多目标多向划分算法,将Pareto方法和遗传算法紧密结合在一起,根据个体的Pareto等级和共享度确定其适应度,采用父种群和子种群共同构成新种群的策略,由遗传算法完成对解空间的搜索。最后研究了动态可重构系统的软硬件划分,在前人工作的基础上提出了一种映射算法。在映射过程中,首先根据资源约束进行初始映射,然后加入重构时间、DRL单元数量等参数,采用context预读取技术对系统任务作进一步的映射,以减小系统重构延迟,缩短系统执行时间。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 传统嵌入式系统设计方法的不足
  • 1.1.2 软硬件协同设计
  • 1.2 软硬件划分
  • 1.2.1 软硬件划分基本概念
  • 1.2.2 系统描述
  • 1.2.3 目标结构
  • 1.2.4 系统开销
  • 1.2.5 划分目标
  • 1.3 软硬件划分相关研究
  • 1.4 论文主要工作
  • 1.5 论文内容安排
  • 第二章 基于构造式算法的单目标二向划分
  • 2.1 引言
  • 2.2 单目标二向划分问题描述
  • 2.2.1 系统描述模型
  • 2.2.2 目标结构
  • 2.2.3 代价参数
  • 2.2.4 划分目标
  • 2.3 资源紧迫度/局部属性单目标二向划分算法
  • 2.3.1 算法思想
  • 2.3.2 资源紧迫度
  • 2.3.3 局部属性
  • 2.3.4 映射目标选择
  • 2.3.5 算法流程
  • 2.4 性能分析
  • 2.4.1 复杂度分析
  • 2.4.2 仿真实验
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 基于搜索式算法的单目标多向划分
  • 3.1 引言
  • 3.2 单目标多向划分问题描述
  • 3.2.1 系统描述模型
  • 3.2.2 目标结构
  • 3.2.3 代价参数
  • 3.2.4 划分目标
  • 3.3 基于遗传算法+任务调度的单目标多向划分算法
  • 3.3.1 遗传算法简介
  • 3.3.2 求解策略
  • 3.3.3 遗传编码
  • 3.3.4 基于DBLF 调度算法的任务指派和调度
  • 3.3.5 基于罚函数法的适应度赋值
  • 3.3.6 种群初始化与中止条件
  • 3.3.7 赌轮选择与精英保留混合选择机制
  • 3.3.8 两点交叉与非均匀变异进化策略
  • 3.4 性能分析
  • 3.4.1 复杂度分析
  • 3.4.2 仿真实验
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 基于PARETO 排序的多目标多向划分
  • 4.1 引言
  • 4.2 多目标多向划分问题描述
  • 4.2.1 功耗代价参数
  • 4.2.2 划分目标
  • 4.3 多目标优化
  • 4.3.1 多目标优化定义
  • 4.3.2 多目标优化方法
  • 4.4 基于PARETO 排序的多目标多向划分算法
  • 4.4.1 基于Pareto 排序的适应度赋值
  • 4.4.2 基于共享度的适应度调整
  • 4.4.3 新种群构建策略
  • 4.4.4 算法流程
  • 4.5 性能分析
  • 4.5.1 复杂度分析
  • 4.5.2 仿真实验
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 动态可重构系统软硬件划分
  • 5.1 引言
  • 5.2 研究背景
  • 5.2.1 动态可重构系统简介
  • 5.2.2 重构延迟
  • 5.2.3 本章研究内容
  • 5.3 动态可重构系统划分问题描述
  • 5.3.1 系统描述模型
  • 5.3.2 目标结构
  • 5.3.3 代价参数
  • 5.3.4 划分目标
  • 5.4 动态可重构系统软硬件划分算法
  • 5.4.1 调度算法分析
  • 5.4.2 引入重构参数和context 预读取的映射算法
  • 5.5 实验结果与分析
  • 5.6 本章小结
  • 结束语
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者在学期间取得的学术成果

    • 相关论文文献

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