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内容简介
第0章 绪论
0.1 计算与集成电路
0.1.1 计算机与冯·诺依曼体系架构
0.1.2 集成电路与摩尔定律
0.2 计算架构
0.2.1 冯·诺依曼体系架构的变形
0.2.2 通用计算架构
0.3 数字系统的高层次综合技术
0.3.1 基本概念
0.3.2 数据通路设计
0.3.3 控制器设计
0.3.4 小结
0.4 可重构计算技术
0.4.1 可重构计算处理器
0.4.2 可重构计算处理器编译技术
0.4.3 小结
参考文献
第一部分 计算技术概述
第1章 计算技术发展历史
1.1 计算技术引言
1.1.1 史前时代——电子计算机之前
1.1.2 第一代电子计算机——电子管计算机
1.1.3 第二代电子计算机——晶体管计算机
1.1.4 第三代电子计算机——集成电路计算机
1.1.5 第四代电子计算机——大规模集成电路计算机
1.2 经典计算体系结构
1.2.1 计算体系结构设计因素
1.2.2 冯·诺依曼和哈佛体系结构
1.2.3 并行计算体系结构
1.2.4 多核和阿姆达尔定律
1.3 半导体技术发展的挑战
1.3.1 芯片复用技术需求
1.3.2 低功耗技术需求
1.3.3 存储技术瓶颈
1.4 可重构计算技术的历史背景
参考文献
第2章 可重构计算
2.1 可重构计算基本概念和原理
2.2 可重构计算特征与分类
2.2.1 可重构计算特征
2.2.2 可重构计算分类
2.3 可重构计算处理器模型
2.3.1 可重构计算处理器硬件架构组成
2.3.2 可重构计算处理器编译器结构
2.4 可重构计算处理器发展现状与趋势
2.4.1 可重构计算处理器硬件架构研究
2.4.2 可重构计算处理器编译器研究
参考文献
第二部分 可重构计算处理器高层架构
第3章 可重构计算处理器硬件架构
3.1 可重构数据通路设计
3.1.1 可重构计算单元设计
3.1.2 可重构路由单元设计
3.1.3 阵列接口单元的设计
3.1.4 可重构阵列缓存设计
3.2 可重构控制器设计
3.2.1 配置结构定义
3.2.2 配置执行方式
3.2.3 配置缓存设计
3.3 可重构数据通路与控制器的耦合关系
参考文献
第4章 可重构计算处理器编译系统
4.1 可重构计算处理器编译框架与流程
4.2 可重构计算处理器代码变换及优化
4.2.1 指令级变换
4.2.2 循环级变换
4.3 可重构计算处理器任务划分
4.3.1 任务划分概述
4.3.2 时域划分算法的相关研究
4.4 可重构计算处理器任务调度
4.5 可重构计算处理器映射配置生成
4.5.1 寄存器分配
4.5.2 运算到硬件资源的映射
4.5.3 内存映射优化
4.5.4 配置信息及控制码生成
4.6 相关编译器简介
4.6.1 NAPA-C编译器
4.6.2 Streams-C编译器
4.6.3 CHIMAERA-C编译器
4.6.4 Garp-C编译器
4.6.5 面向PipeRench结构的DIL编译器
4.6.6 RaPiD-C编译器
4.6.7 DRESC编译器
4.6.8 XPP-VC编译器
4.6.9 面向DySER结构的编译器
4.7 小结
参考文献
第三部分 可重构计算关键技术
第5章 动态重构与部分重构
5.1 动态重构与部分重构的概念
5.1.1 静态重构
5.1.2 动态重构
5.1.3 部分重构
5.2 配置信息的组织、管理与高速缓存
5.2.1 细配置粒度中配置信息的组织、管理与缓存
5.2.2 中粒度配置中配置信息的组织、管理与缓存
5.2.3 粗粒度配置中配置信息的组织、管理与缓存
5.3 计算数据的组织、管理与高速缓存
5.3.1 细粒度可重构阵列的管理与缓存结构
5.3.2 粗粒度可重构阵列的管理与缓存结构
5.3.3 层次化的数据缓存结构
参考文献
第6章 计算密集型与控制密集型重构计算
6.1 计算密集型与控制密集型应用的特征与举例
6.2 可重构计算处理器的设计方法
6.2.1 面向计算密集型应用的硬件设计
6.2.2 面向控制密集型应用的硬件设计
6.3 计算密集型任务和控制密集型任务的映射方法
6.3.1 计算密集型任务相关的映射方法
6.3.2 控制密集型任务相关的映射方法
参考文献
第7章 可重构计算处理器的中断控制
7.1 中断的基本原理
7.1.1 中断的意义
7.1.2 中断的特点
7.2 可重构计算处理器的中断控制
7.2.1 可重构计算处理器的中断控制难点
7.2.2 循环迭代拆分的中断控制方法
7.2.3 部分重构的中断控制方法
7.2.4 影子寄存器的中断控制方法
7.3 分析与结论
参考文献
第8章 可重构计算处理器的软件流水技术
8.1 软件流水的基本概念
8.1.1 软件流水与硬件流水
8.1.2 软件流水算法的两类基本思想
8.1.3 数据依赖图
8.1.4 启动间隔
8.1.5 RecMII的计算
8.2 通用处理器上的软件流水方法
8.3 可重构计算处理器上的软件流水问题
8.3.1 可重构计算处理器的特殊问题
8.3.2 两类基本的调度映射方法
8.4 可重构计算处理器上的软件流水方法
8.4.1 EPIMap方法
8.4.2 REGIMap方法
8.4.3 图子式方法
8.4.4 MEMap方法
8.4.5 映射算法的比较和总结
8.5 可重构计算处理器上的软件流水方法分析与展望
参考文献
第9章 可重构计算处理器的嵌套循环优化
9.1 嵌套循环优化
9.2 多面体模型介绍
9.2.1 多面体模型的基本概念
9.2.2 多面体模型的仿射变换与映射
9.3 基于多面体模型的嵌套循环优化技术
9.3.1 流水线结构上处理单元利用率和通信量的统一优化
9.3.2 处理单元利用率和通信量及重构代价的联合优化
9.3.3 PolyMAP：基于多面体模型的嵌套循环优化算法
9.4 可重构计算处理器的嵌套循环优化实例
9.4.1 嵌套循环优化测试基准
9.4.2 PE利用率和通信量的循环仿射变换优化实例
9.4.3 PE利用率和通信量以及重构代价的联合优化实例
9.4.4 PolyMAP算法的优化实例
9.5 嵌套循环映射优化的展望
参考文献
第10章 可重构计算处理器的能耗感知编译技术
10.1 可重构计算处理器的能耗来源分析
10.2 可重构计算处理器的能耗感知编译方法
10.2.1 电池模型介绍
10.2.2 可重构计算处理器任务映射与电池能耗的关系
10.2.3 电池能耗问题定义
10.2.4 可重构计算处理器能耗感知编译技术的基本思想
10.2.5 可重构计算处理器能耗感知编译技术的任务划分和调度算法
10.2.6 任务划分和调度算法的复杂度分析
10.3 任务划分和调度算法的性能分析与比较
10.3.1 β=0.5 74无松弛时间下的性能评估
10.3.2 电池非线性效应影响下的性能评估
10.3.3 电池使用时间约束下的性能评估
参考文献
第四部分 可重构计算处理器设计实例
第11章 REMUS
11.1 REMUS的硬件架构
11.1.1 REMUS的总体硬件架构
11.1.2 REMUS的可重构数据通路
11.1.3 REMUS的可重构控制器
11.2 REMUS的编译系统
11.2.1 REMUS的编译器架构
11.2.2 REMUS编译器的代码优化及变换技术
11.2.3 REMUS编译器的关键路径任务时域划分算法
11.2.4 REMUS编译器基于子任务分组的配置信息生成技术
11.2.5 REMUS编译器的功能验证及性能分析
11.3 REMUS的集成开发环境
11.3.1 REMUS的软件模拟器
11.3.2 REMUS仿真调试器
11.3.3 REMUS验证开发板
11.3.4 REMUS-IDE软件开发流程
11.4 REMUS的验证芯片与样机
11.4.1 可重构运算核验证芯片——CHAMELEON
11.4.2 高性能可重构计算处理器验证芯片——RHINOCEROS与样机系统
11.4.3 低功耗可重构计算处理器验证芯片——REINDEER与样机系统
参考文献
第12章 基于REMUS系统的算法映射实现
12.1 媒体处理领域的算法映射实现
12.1.1 算法分析
12.1.2 映射实现
12.1.3 结果评估
12.2 密码计算领域的算法映射实现
12.2.1 算法分析
12.2.2 映射实现
12.2.3 结果评估
12.3 机器视觉领域的算法映射实现
12.3.1 算法分析
12.3.2 映射实现
12.3.3 结果评估
12.4 通信基带领域的算法映射实现
12.4.1 算法分析
12.4.2 映射实现
12.4.3 结果评估
参考文献
第五部分 可重构计算发展方向
第13章 通用可重构计算
13.1 传统通用处理器的挑战
13.2 面向通用计算的可重构计算架构
13.3 通用可重构技术的关键难题与最新进展
13.3.1 与现有体系兼容的编程接口
13.3.2 易用的编程模型
13.3.3 杀手级应用
参考文献
第14章 大规模并行计算
14.1 关于大规模并行计算
14.2 可重构计算处理器运用于大规模并行计算的可行性
14.3 关于大规模并行计算的展望
14.3.1 大规模并行计算的能效问题
14.3.2 可重构计算处理器的能效优势
14.4 基于可重构处理器的弹性云计算平台
14.5 总结
参考文献
索引
后记
