小型微型计算机系统2007年11月第11期JournalofChineseComputerSystemsVol128No.112007可重构硬件操作系统技术梁克,张凯龙,周兴社(西北工业大学计算机学院,陕西西安710072)E2mail:woshiliangke@mail.nwpu.edu.cn摘要:为了充分发挥可重构计算的高性能和可编程能力,需要将可重构资源和硬件任务纳入到操作系统管理范畴.因此面向可重构计算的操作系统技术—可重构硬件操作系统技术成为一个新的研究热点.本文在简要介绍可重构计算系统体系结构的基础上,详细介绍了国内外的研究现状.最后,结合可重构计算系统的特点,阐述了可重构硬件操作系统的关键技术.关键词:可重构计算;可重构硬件操作系统;FPGA;硬件任务中图分类号:TP313文献标识码:A文章编号:100021220(2007)1122047204ReconfigurableHardwareOperatingSystemLIANGKe,ZHANGKai2long,ZHOUXing2she(SchoolofComputer,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)Abstract:Itisnecessarytomanagethereconfigurableresourcesandhardwaretasksforoperatingsystem,whichcanbringhigh2erperformanceandprogrammableability.Therefore,reconfigurablehardwareoperatingsystemforreconfigurablecomputinghasbeenanovelhottopicinlastfewyeas.Inthispaper,thearchitecturesofreconfigurablecomputingsystemsarepresentedbriefly.Andthenexistingresearchisintroducedindetail.Finally,thekeytechnologyforreconfigurablehardwareoperatingsys2temissetforthaccordingtothefeaturesofthereconfigurablecomputingsystem.Keywords:reconfigurablecomputing;reconfigurablehardwareoperatingsystem;FPGA;hardwaretask1引言少可以带来以下好处[223]:(1)软件可移植性(Portability).对于应用软件,操作系统可重构计算提供了一种新的技术路线与方法,既具有A2屏蔽了硬件的细节和差异,对资源进行了抽象.这使得开发者SIC的高性能、高速度和高可靠性,又具有微处理器的高度可以专注于软件的功能和性能,而不必担心硬件变化导致程“柔性”和强大的可编程功能.早在20世纪60年代末,美国加序的大量修改.利福尼亚大学的GeraidEstrin就提出了重构计算的概念,并(2)系统的适应性.在运行的时候,可以通过对硬件的重研制了原型系统.1986年Xilinx公司第一款基于SRAM的构以及重新划分系统资源,以达到新建或者终止任务的目的.FPGA问世,为可重构计算的实现提供了技术支持,也标志着也可以把原本在CPU上运行的任务迁移到FPGA上运行,以现代可重构计算的开端.提高运行速度或者达到负载均衡.可重构计算基于现场可编程门阵列,即FPGA.可以这样(3)较高的运行性能.操作系统负责资源和任务管理,以认为,FPGA技术的发展,推动了可重构技术的发展,而可重最大限度提高系统的并行性和资源的利用率.特别是对动态构技术的进步和需求,也促进了FPGA技术的进步[1].和部分可重构系统,选择合适的可重构资源粒度和任务大小,然而在传统的设计中,FPGA在系统中类似于ASIC,基可以极大提高系统的性能.本上都是作为硬件加速器由用户直接管理和使用,操作系统但可重构硬件操作系统又不同于传统的操作系统,它拥作为资源管理者并不参与管理,至多提供一些驱动作为支持.有并管理通用微处理器和FPGA两种资源,要处理软件任务但是,随着可重构计算的深入研究以及FPGA应用范围的不和可重构系统特有的硬件任务(HardwareTask),即电路逻断扩大,人们发现这种方式忽略了FPGA内在的可重构特性辑.这些特点为可重构硬件操作系统的研究提出了新的问题.以及任务潜在的并行性,增大了系统设计难度,也降