一种改进的二维增强贪婪软硬件划分算法

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嵌入式系统通过组合软件和硬件实现,所以,软硬件划分是嵌入式系统设计中的关键步骤,软硬件划分即是把系统的功能模块映射到软件或硬件。软硬件划分目的是在满足多个性能约束(例如:硬件面积约束A,功耗约束P ,存储空间需求约束M等)条件下获得最优的性能。现有的软硬件划分算法大都采用面向软件或面向硬件的初始状态,然后应用迭代方法,按照自己的启发因子,把每一个功能模块映射到软件或硬件。本文的目标是在满足硬件面积A,功耗P和存储空间需求M的约束条件下,最小化系统运行时间。采用二维的增强贪婪算法解决软硬件划分问题,该算法在满足硬件面积约束、功耗约束和存储空间需求约束的前提下可使系统的运行时间最优。本文给出了一种建立初始状态的方法,该方法将划分问题P转化成了两个子问题,降低了问题的复杂度和算法的时间复杂度。当问题P的规模n很大时,复杂度每降低一个数量级,搜索空间将减少一半,算法的时间复杂度也会大幅度的降低。软硬件划分问题可以使用各种有向无环图作为问题模型,例如,数据流图(DFG),控制流图(CFG )和信号流图(SFG)等。本文采用每个节点代表任务或功能模块的粗粒度的CFG作为问题模型。本文详细分析了影响嵌入式系统性能的各项性能指标,提出了一种改进的二维增强贪婪软硬件划分算法。利用SoC可重用的特性,将IP核复用及软件架构重用引入到软硬件划分算法当中。通过功能模块层的抽象,将复杂的嵌入式系统构成映射到图论中的DAG之上。通过实验证明了此算法求解收敛速度较之原算法更优。
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