簡(jiǎn)析共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的優(yōu)化的研究論文
1 共享存儲(chǔ)的可重構(gòu)計(jì)算機(jī)介紹
可重構(gòu)計(jì)算機(jī)主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件方面主要是指編程的重新配置。硬件和軟件部件較為相像。軟件和硬件的結(jié)合是目前的最先進(jìn)的系統(tǒng)模型，它的功能是只有軟件或硬件的一部分完全無(wú)法實(shí)現(xiàn)的�？芍貥�(gòu)計(jì)算機(jī)能夠完全取代了舊的程序模式，豐富和發(fā)展原有的計(jì)算機(jī)模型。加快計(jì)算機(jī)方面的發(fā)展和革新，從積累實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中一個(gè)質(zhì)的飛躍。然而，由于目前的技術(shù)水平還沒(méi)有達(dá)到一個(gè)較高的水平，因此，為了實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)，需要找到相關(guān)技術(shù)人員在當(dāng)前技術(shù)的基礎(chǔ)之上，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)有針對(duì)性的研究來(lái)研究可重構(gòu)計(jì)算機(jī)。面臨的信息量的增加，以及它們的應(yīng)急處理的其他方面是當(dāng)前共享存儲(chǔ)重構(gòu)的計(jì)算機(jī)的主要問(wèn)題。對(duì)于普通用戶(hù)來(lái)說(shuō)，可重構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要是基于PCIE(和基于計(jì)算機(jī)的)，通過(guò)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理和分析，等等。被連接到PCIE 和FPGA，然后讓FPGA 訪問(wèn)系統(tǒng)的內(nèi)容，計(jì)算出的數(shù)據(jù)信息就是用戶(hù)需要的。
2 共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)要點(diǎn)
2.1 計(jì)算機(jī)硬件粒度
硬件粒度是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中的、硬件方面的綜合進(jìn)行的相對(duì)完整的描述。在可重構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重新配置的硬件的集中量，要素的整合將確定硬件的利用是否高效。正常情況下，硬件的數(shù)量與其效率是成反比的情況，所使用的硬件的數(shù)量是較少的，使用效率將越高。換句話說(shuō)，如果可重構(gòu)計(jì)算機(jī)使用較少的硬件，那么相應(yīng)的操作效率將得到改善，這種情況將被認(rèn)為是提高了硬件的粒度，相反也是這樣的情況。此外，如果計(jì)算機(jī)硬件的粒度增加，則伴隨而來(lái)增加的效率將使得應(yīng)用更加強(qiáng)大，并在同一時(shí)間，使硬件的使用量變少，降低成本�？墒乾F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)硬件的粒度是相對(duì)稀缺的。如果設(shè)計(jì)了更加簡(jiǎn)單的電路，就需要更加注重邏輯門(mén)，包括有以下的邏輯：非門(mén)，與門(mén)，或門(mén)，或非門(mén)，與非門(mén)，等。為了更好的設(shè)計(jì)出更加簡(jiǎn)單的電路，部分研究者認(rèn)為，或許可以將一般意義的可重構(gòu)計(jì)算機(jī)(FPGA)的主要單位，使用乘法器和算術(shù)邏輯單元來(lái)進(jìn)行代替。這樣設(shè)計(jì)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單元會(huì)使得算法更加抽象，因?yàn)樗怯伤阈g(shù)單元來(lái)實(shí)施的重構(gòu)，也被叫為功能塊計(jì)算機(jī);此外，通過(guò)FPGA 和相關(guān)的計(jì)算機(jī)組件和重構(gòu)，可以極大地使FPGA 的優(yōu)點(diǎn)得到發(fā)揮，提升計(jì)算機(jī)的能力。這種設(shè)計(jì)通常被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)表計(jì)算機(jī)。
2.2 處理器與硬件之間的距離
在該過(guò)程的操作階段完成可重構(gòu)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仍需要進(jìn)一步對(duì)功能進(jìn)行完善和增強(qiáng)，以確保其有效運(yùn)轉(zhuǎn)。比如，系統(tǒng)會(huì)檢查是否連接到總線硬件接觸良好，能否支持中央處理器有效工作。只有完善了硬件和中央處理器CPU，才能在真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)于計(jì)算機(jī)通信的提升。
2.3 可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的容量分析
整體地看，可重構(gòu)計(jì)算機(jī)在硬件方面對(duì)數(shù)量壓縮，重新設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從而達(dá)到重構(gòu)、增強(qiáng)計(jì)算機(jī)功能的作用。然而，那僅僅是理想的狀況，在現(xiàn)實(shí)中會(huì)存在很多差異。所以軟件和硬件的選擇是非常重要的，這種選擇會(huì)在很大程度上影響計(jì)算機(jī)的功效。此外，其綜合實(shí)力還會(huì)受到技術(shù)人員的水平的影響。
3 共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的優(yōu)化措施
共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)主要是以 FPGA為載體，利用 NIOS2 對(duì)數(shù)據(jù)以及信號(hào)進(jìn)行協(xié)助處理，然后通過(guò)獨(dú)立的計(jì)算完成其工作內(nèi)容。同時(shí)，由于缺少足夠的NIOS2 的頻率，所以最終會(huì)有較短的代碼。和NIOS2 不同，GPP 在真實(shí)的運(yùn)作中，會(huì)要求計(jì)算機(jī)提供更大的計(jì)算能力。因此，為了實(shí)現(xiàn)該共享存儲(chǔ)器可以被構(gòu)造為優(yōu)化的可重構(gòu)計(jì)算機(jī)，有必要確保NIOS2 和虛擬地址同時(shí)獨(dú)立。
3.1 訪問(wèn)獨(dú)立虛擬存儲(chǔ)
獨(dú)立虛擬存儲(chǔ)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：
(1)翻譯和查閱地址;(2)核算、傳送、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。地址轉(zhuǎn)換和訪問(wèn)，是在翻譯的同時(shí)，總線對(duì)PICE 進(jìn)行設(shè)置，然后綜合它的表格數(shù)據(jù)和地址，將其相互呼應(yīng)。從而使得工作效率有所保證。PTE 和PGD 是對(duì)實(shí)際地址和虛擬地址的映射。而CEH是解答錯(cuò)誤項(xiàng)。在處理期間，GPP 獲知錯(cuò)誤故障。PCIE 可以轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)總線，它的特點(diǎn)是效率很低。為此，F(xiàn)PGA 可由應(yīng)用程序組件的方法來(lái)計(jì)算，以提高其工作的質(zhì)量和效率。
3.2 加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的同步存儲(chǔ)
POSIX 信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)同步存儲(chǔ)，它是一個(gè)16B 的整形變量。對(duì)POSIX 的有效訪問(wèn)需要訪問(wèn)語(yǔ)句是原子的。因此，他們要求在原報(bào)表的操作設(shè)計(jì)人員，要確保執(zhí)行的原子操作。即當(dāng)一個(gè)操作要對(duì)內(nèi)存進(jìn)行訪問(wèn)的時(shí)候，只有它自己能夠訪問(wèn)，而別人是不能再同一時(shí)間進(jìn)行訪問(wèn)的。這樣可以確保訪問(wèn)過(guò)程不出錯(cuò)。3.3 評(píng)測(cè)共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的性能在實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分的優(yōu)化過(guò)程后，需要對(duì)所有的工作進(jìn)行最終的評(píng)測(cè)，來(lái)確保實(shí)現(xiàn)優(yōu)化計(jì)算機(jī)的目標(biāo)。為此，可以進(jìn)行以下一些方面的評(píng)測(cè)：(1)評(píng)測(cè)遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)。 (2)評(píng)測(cè)操作流程的流暢程度。(3)評(píng)測(cè)虛擬訪問(wèn)能力。(4)整體對(duì)共享存儲(chǔ)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行分析。
經(jīng)過(guò)以上四個(gè)方面的分析和評(píng)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中發(fā)生的各種錯(cuò)誤和遺漏，從而及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，以期達(dá)到設(shè)計(jì)之初的目標(biāo)。
4 總結(jié)
綜上所述，對(duì)可重構(gòu)計(jì)算機(jī)的研究和發(fā)展，可以使我國(guó)進(jìn)一步在信息技術(shù)領(lǐng)域取得更進(jìn)一步的發(fā)展，與世界高新技術(shù)水平和研究水平學(xué)習(xí)，然后自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高新科技帶動(dòng)的快速發(fā)展，從而更好地服務(wù)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。在這一方面，我國(guó)目前仍然有很長(zhǎng)的路需要走，但是我們的科研人員艱苦樸素，腳踏實(shí)地，定能在可重構(gòu)計(jì)算機(jī)方面取得不俗的進(jìn)展。
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