支持可重构计算的Linux操作系统研究

论文摘要

目前可重构计算技术已成为计算系统研究中的一个新热点。作为一种新的体系结构,可重构计算同时具有软件的灵活性和硬件的高性能,在嵌入式系统和高性能计算等领域获得了越来越广泛的应用。然而操作系统和应用开发工具目前仍是可重构系统研究中的薄弱之处。GNU/Linux操作系统由于其开放性及易扩展性,是支持可重构计算的较好选择。本文针对可重构计算的Linux操作系统支持进行了相关技术研究,主要包含以下部分:首先,介绍可重构系统的发展现状、基本分类及操作系统支持,重点介绍了当前典型的可重构计算平台。第二,对可重构系统中的二维任务放置算法进行了分析研究,提出了一种新的平均任务分配时间复杂度为O（b（Nt-b/4））的二维任务放置策略,它优于现有的时间复杂度为O（bNt）或者O（nt2）的放置算法。其次,对此算法进一步改进,并与现有放置算法在分配时间和等待延迟方面进行了比较分析。第三,基于XUP样机平台,探讨了支持可重构计算的Linux相关技术。通过对内核以及其他外设驱动的移植搭建了VertexⅡ上的Linux运行环境,并且为支持可重构计算进行了相关驱动的编写和移植工作。

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摘要

Abstract

第一章引言

1.1 研究背景

1.2 可重构计算的发展与现状

1.3 可重构计算的操作系统支持

1.4 本文的工作

第二章可重构系统基础

2.1 可重构系统模型

2.2 典型的可重构计算平台

2.2.1 SPLASH和SPLASH2

2.2.2 GARP

2.2.3 Chameleon

2.2.4 RAW

2.2.5 PipeRench

2.3 实验样机平台

2.4 本章小结

第三章支持可重构计算的操作系统研究

3.1 可重构计算中操作系统应该解决的问题

3.2 Adeos自适应环境

3.2.1 中断管道

3.2.2 中断保护

3.3 Xenomai简介

3.4 基于Xenomai的Linux系统

3.5 本章小结

第四章二维任务放置算法研究

4.1 FPGA中的二维任务放置策略

4.2 现有算法

4.3 线段滑行算法（Segment Sliding）

4.3.1 基本思想

4.3.2 放置算法

4.3.3 性能分析

4.4 本章小结

第五章 Xilinx FPGA样机的Linux支持

5.1 可重构样机平台的整体框架

5.2 可重构样机平台的Linux操作系统支持

5.2.1 gcc交叉编译器

5.2.2 内核参数配置

5.2.3 利用busybox制作根文件系统

5.2.4 Linux的initial ramdisk支持

5.3 FPGA中外设的Linux驱动支持

5.3.1 Linux内核模块

5.3.2 UART lite串口支持

5.3.3 System ACE支持

5.3.4 RocketIO高速串口通信

5.3.5 HWICAP的Linux支持

5.4 用户使用接口

5.5 本章小结

第六章结论与展望

参考文献

致谢

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