片內(nèi)云架構(gòu)的流程引擎設(shè)計實現(xiàn).pdf

1、軟件研發(fā)歷經(jīng)了結(jié)構(gòu)化、面向?qū)ο蟆⒚嫦驑?gòu)件和面向服務的發(fā)展過程，片內(nèi)云架構(gòu)是以面向構(gòu)件編程為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種基于網(wǎng)絡的粗粒度、松耦合的面向構(gòu)件的應用系統(tǒng)架構(gòu)。片內(nèi)云架構(gòu)以其不依賴性、松耦合度、可復用性及可擴展性等優(yōu)點，成為國內(nèi)外學術(shù)界的熱門研究方向，深入研究片內(nèi)云架構(gòu)對應用系統(tǒng)及電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有極為重要的意義。
　　本文設(shè)計實現(xiàn)了一種FPGA上的新型架構(gòu)——面向服務的片內(nèi)云架構(gòu)，將云計算并行處理引進到集成電路設(shè)計中。引入軟件領(lǐng)域的

2、構(gòu)件概念，將操作原子化，設(shè)計為粗粒度的指令集，把功能實現(xiàn)模塊封裝為消息傳遞機制的原子構(gòu)件，通過片內(nèi)只寫總線實現(xiàn)各原子構(gòu)件間及原子構(gòu)件與引擎間的互聯(lián)，構(gòu)件的調(diào)用及操作的執(zhí)行由流程引擎控制完成，以上各部分的實現(xiàn)構(gòu)成了片內(nèi)云的基本架構(gòu)。流程引擎是片內(nèi)云架構(gòu)的系統(tǒng)控制核心，由語義流程得到當前所需的構(gòu)件操作序列，將操作所需消息由統(tǒng)一節(jié)點接口打包，經(jīng)片內(nèi)只寫總線發(fā)送到所調(diào)用的構(gòu)件節(jié)點接口，完成信息的交互。片內(nèi)只寫總線及其互聯(lián)機制實現(xiàn)了片內(nèi)云架構(gòu)的數(shù)

3、據(jù)通信，以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，設(shè)計了資源訪問協(xié)議（應用層），統(tǒng)一構(gòu)件訪問協(xié)議（網(wǎng)絡層）及統(tǒng)一節(jié)點接口訪問協(xié)議（鏈路層），實現(xiàn)完成了片內(nèi)只寫總線的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。構(gòu)件和引擎通過統(tǒng)一節(jié)點接口掛接至片內(nèi)只寫總線，極大的降低了引腳間的互連，降低電路設(shè)計的復雜性，同時也提高了云計算并行處理的能力。
　　本研究根據(jù)片內(nèi)云架構(gòu)的集成電路設(shè)計方法設(shè)計實現(xiàn)AVS編碼器，用以驗證該架構(gòu)的性能。首先進行AVS編碼器的功能分析，確立片內(nèi)云架構(gòu)的三層模型。對需求層

4、分析，得到原子構(gòu)件的集合;對語義層分析，得到AVS編碼器語義流程的集合;對服務層分析，設(shè)計實現(xiàn)構(gòu)件的數(shù)據(jù)幀形式及實現(xiàn)AVS編碼器的原子構(gòu)件集合。將語義流程加載至流程引擎的構(gòu)件隊列里，流程引擎自動調(diào)用AVS編碼器的原子構(gòu)件的序列，實現(xiàn)片內(nèi)云架構(gòu)下的AVS編碼器。
　　考慮到FPGA的高速并行處理性能，利用硬件描述語言VHDL設(shè)計實現(xiàn)AVS編碼器的圖像采集原子構(gòu)件、預測變換原子構(gòu)件、編碼原子構(gòu)件及碼流拼接原子構(gòu)件。為了進一步提升AVS