随着嵌入式技术的发展,高性能和可编程性成为片上系统设计最为重要的设计目标,可重构处理器能够在不需要更改系统整体架构的情况下,针对特定的应用设计专用指令以提高系统的性能,缩短设计周期和减少设计代价。根据特定的目标应用和特殊的物理器件设计专用指令的过程被称为定制指令,很多研究都涉及到了定制指令自动化的过程,但主要集中于选择算法的研究上。本文从定制指令中面积估计和优化的角度出发,对定制指令的自动化进行了以下研究:首先,使用基于基本单元的面积估计方法来准确估计定制指令集的面积代价。根据岛式FPGA结构的特性,以基本单元(Basic Cell,BC)作为中间表示的最小单位来划分一条定制指令,该过程首先枚举定制指令的所有潜在的基本单元实例,然后对每一个基本单元实例进行合法性检查,再选择最小数量的基本单元集覆盖原有的定制指令的中间表示,最后使用基于基本单元的模型来估计定制指令的面积代价。每一个合法的基本单元都仅需要单个FPGA的逻辑单元就可以实现,因此可以通过统计基本单元数来间接估计一条定制指令的数据通路需要使用多少个FPGA逻辑单元。其次,在基本单元划分的基础上使用指令融合的方法优化定制指令集的面积。将定制指令划分为一个最小数量的基本单元集后,首先对集合中的基本单元进行进一步划分,把每一个基本单元划分为逻辑部分和算术部分,然后根据是否需要使用新的多路复用器分情况融合两个来自不同指令的基本单元。融合后的基本单元可以分时完成原来基本单元的功能,但仅需要使用一个FPGA逻辑单元。指令融合的方法不同于资源共享方法,并非最大化共用相同的节点,而是最大化发挥查找表的计算能力,使得原来两个基本单元的功能仅用一个FPGA逻辑单元就可以实现。