大規(guī)模SoC軟硬件劃分方法研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)與微電子技術的飛速發(fā)展，使得SoC逐步成為當前嵌入式系統(tǒng)設計技術的主流。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)方法無法滿足SoC設計的特殊要求，并已經成為制約SoC設計實現(xiàn)的主要因素。軟硬件協(xié)同設計技術是獲取高品質SoC產品的有效手段，而軟硬件劃分又是軟硬件協(xié)同設計的關鍵技術之一，但它的求解卻是一個NP完全問題。一個SoC如果功能復雜，部件眾多，其巨大的解空間，會使得傳統(tǒng)算法“望而生畏”，劃分結果難以令人滿意。本文對現(xiàn)有的SoC軟硬件劃分方

2、法進行了系統(tǒng)、全面地分析，完成的主要工作如下： 1)對比了傳統(tǒng)設計方法與軟硬件設計協(xié)同設計方法，給出了兩種設計方法的流程和特點。總結了現(xiàn)有的軟硬件劃分方法，得出了大規(guī)模問題是面臨的新問題，需要新的思路來探尋大規(guī)模問題的解決方法的結論，并指出了大規(guī)模SoC軟硬件劃分問題的關鍵和步驟。在這些基礎之上，詳細描述了SoC軟硬件劃分系統(tǒng)的體系模型和規(guī)范模型，給出了SoC軟硬件劃分的目標，以及系統(tǒng)的參數(shù)設置。 2)提出了一種實數(shù)編碼

3、的軟硬件劃分框架，并給出了該編碼方式下的一種非均勻映射方式。在系統(tǒng)性能約束下，研究分析了實數(shù)編碼機制在SoC軟硬件劃分問題中的性能，比較了均勻映射與非均勻映射優(yōu)化系統(tǒng)功耗的效果。 3)給出了約束優(yōu)化的定義，以及其研究現(xiàn)狀；研究了Runarsson和Yao的SR和ISR，以及張敏的DSS-MDE；以Runarsson和Yao的工作為基礎，通過對搜索選擇的分析和差分進化的研究，提出了一種新的SRDE算法。最后通過13個常用測試函數(shù)與

4、軟硬件劃分問題的性能比較實驗，驗證了提出的SRDE的有效性。 4)通過對協(xié)同優(yōu)化算法的三個關鍵問題，以及差分進化算法的研究，給出了一個大規(guī)模SoC軟硬件劃分的協(xié)同差分優(yōu)化算法。重點研究了如何采用降低維數(shù)的方式進行問題分解，給出了一種把隨機排序應用于差分進化平臺與在適應度評估中問題合并的方法。 5)研究了多處理器結構的軟硬件劃分方法。首先采用提出的協(xié)同差分優(yōu)化算法進行分配處理單元，再用任務調度算法確定系統(tǒng)執(zhí)行時間。通過分析