支持循环自动流水线的粗粒度可重构阵列体系结构

可重构计算兼顾定制计算的高效性与通用计算的灵活性，是人们正在探索的一类新型计算机体系结构。文中介绍一种粗粒度可重构多核协处理器体系结构，用于加速计算密集或数据密集类算法。在该结构中采用具有猜测执行机制的循环自动流水线技术，将流水线并行执行和数据驱动执行紧密结合。采用以循环程序为单位的固定指令多数据流执行模式，在循环执行期间，每个单元固定执行一种指令，配置信息量减少，支持快速动态重构。设计了多种特殊数据传递指令，如非平衡数据复制指令、数据选择指令等，充分利用循环迭代内部、循环迭代间的数据相关，开发数据重用性，减少对存储器带宽的需求。以大容量FPGA开发板为基础，构建了8×8规模的可重构阵列实验环境。多个计算密集型程序的实际运行结果表明，该体系结构在流水线吞吐率方面可以达到每拍1个循环迭代，访问存储器的请求数仅为典型RISC处理器的3％，并且具有单拍切换配置现场的能力。