基于CDM模型的0-1规划软硬件划分方法的研究

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近年来,信息数字系统的软硬件协同设计逐渐成为研究热点。随着设计规模的不断复杂化,技术上的不断演进和成熟,业内研究者们正逐步由RTL级设计向系统级设计转移。然而目前国内在这一领域对系统的高层设计仍然研究不足,多注重RTL级和底层芯片的设计,对系统规范描述不够,缺乏整体设计环境的实现。作为软硬件协同设计的一项关键技术,软硬件划分的优劣对整个系统的性能和成本的影响非常大,其研究具有重要的学术和应用价值。由于面向不同的应用和设计层次,软硬件划分采用的技术存在较大的差别。本文采用需求驱动的软硬件协同设计方法,将数字系统的设计定位在高层(即系统级、芯片级和寄存器级)设计上。 针对数字系统高层设计的特点,本文提出了基于CDM模型的0-1规划软硬件划分方法。在分析现有各种软硬件划分技术的基础上,围绕如何求解软硬件划分最优解,创新性地提出了基于0-1规划的划分算法,并对算法的效率做了分析比较。 本文作者的主要贡献有以下几点: 1.数字系统的结构复杂多样,其高层设计对组件的可重用性要求较高。本文采用CDM模型进行系统建模,在此基础上对目标体系结构、优化目标等软硬件划分主要问题进行系统而深入的研究,并给出符合应用特征的解决方法。 2.针对目前软硬件划分算法依赖于启发式算法及其改进算法的情况,本文创新性地提出了基于0-1规划的软硬件划分算法(0-1算法)。0-1算法结合了线性规划和遗传算法的思想,既通过简化决策变量减少计算复杂度,又通过个体分类、变换等操作保证搜索个体的均匀分布,使算法在搜索质量上接近线性规划,在算法效率上接近遗传算法。 3.基于0-1规划软硬件划分方法设计了原型系统(HSP0-1子系统),其组成包括基本组件库、系统模型、特征分析、搜索寻优算法等模块,并在iCDMdt平台中加以实现。 4.在应用iCDMdt平台实际设计的简单电话机系统中,使用0-1规划的软硬件划分方法进行功能划分,采集模拟仿真数据,由性能分析图分析比较,验证了该方法的正确性和合理性。
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