三种软硬件划分算法的比较分析

发布于:2021-06-21 11:00:45

第28卷第14期 V01.28 No.14 计算机工程与设计 Computer Engineering and Design 2007年7月 July 2007 三种软硬件划分算法的比较分析 高 健, 李涛 (0b开大学计算机科学与技术系,天津300071) 摘要:软硬件划分是嵌入式系统软硬件协同设计中的关键技术之一,如何兼顾系统的性能和成本,达到两者的最佳结合, 是软硬件划分的主要问题.针对单CPU多ASICs类型的目标结构,选取了遗传算法,禁忌搜索算法和模拟退火算法等全局 优化算法进行系统的软硬件划分,并对3种算法的有效性进行了比较分析. 关键词:软硬件划分;软硬件协同设计;遗传算法;禁忌搜索算法;模拟退火算法 中图法分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1000.7024(2007)14-3426-03 Comparison and analysis of three hardware/software partitioning algorithms GAo Jian.LITao (Department of Computer Science and Technology,Nankai all University,Tianjin 30007 1,China) to Abstract:Hardware/software partitioning is important technology in hardware/soRware eodesign of embedded system.It aims obtain ke印the balance between the speed and cost,and the maximum ofperformance cost ratio.Targeting the architecture composed ofsingle CPU and multiple ASICs,the generic algorithm,tabu search algorithm and simulated annealing algorithm a坞selected to solve the problem.And Key the three algorithm’S validity are compared and analyzed. words:hardware/∞Rware partitioning;hardware/software codesign;generic algorithm;tabu search algorithm;simulated annealing algorithm 0引 言 总线 嵌入式系统是由一个或多个微处理器、ASICs和内存等 组成的,随着系统功能的增强,其结构越来越复杂,集成度越 来越高。软硬件协同设计克服了传统设计方法耗时耗成本的 问题,在各个环节都同时考虑和权衡硬件与软件,最大限度地 优化系统结构。软硬件划分是在系统设*锥危萆杓圃 束和系统各部分的特点,确定各部分的软件或硬件实现方式, 以获得高性能、低成本的优化设计方案。软硬件划分是协同 设计的关键技术,对系统性能具有重要的影响。 图1 目标系统结构 2软硬件划分 软硬件划分问题的定义为:对于一个给定的任务集合G= 代E),其中V表示任务流图中所有节点任务的集合,V-- {v。,%v3,…,vn};E表示任务流图中所有弧的集合,(vi'D∈E,且% vl∈V。软硬件划分需满足以下两条:划分算法应该能够保证 每一个任务都能够映射到一个划分后的组中;划分算法能够 根据目标函数给出最优划分。 软硬件划分算法是软硬件协同设计的关键技术,本文选 取的全局优化算法具有很好的适应性,能够避免陷入局部最 优解,为嵌入式系统提供了较好的功能划分。 2.1遗传算法 基于生物进化原理的遗传算法将优化问题的求解过程 看作可行解的进化过程,它从问题的一个解空间进行搜索,且 1目标系统结构 在实际的设计过程中,系统结构的种类多种多样,本文采 用的目标系统结构为单CPU多ASICs类型的,如图l所示, ASICs的数量可自由改变,处理单元之间通过共享内存实现 信息交互,协同运行用户提交的任务。 任务通过共享内存实现相互之间的通信,通信时间可分 解为对共享内存读/写的时间和数据在总线上的传输时间。为 简化计算起见,本文在满足任务之间先后关系的基础上,将任务 之间的通信时间分别计入相互通信的两个任务的执行时间上。 收稿日期:2006—07.23 E—mail:litao@nankai.edu.∞ 作者简介:高健(1977一),男,天津人,硕士研究生,研究方向为计算机软件与理论; 研究方向为并行与分布式处理、可重构计算。 ?——3426?—— 李涛(1977一),男,山东泰安人,博士研究生,讲师, 万方数据  

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