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支持FPGA动态重构的RISC-V扩展指令集设计与实现
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作者 周炫锦 蔡刚 黄志洪 《计算机工程》 北大核心 2025年第5期229-238,共10页
目前实现动态重构的常用方法是通过片上接口进行配置,一般采用现场可编程门阵列(FPGA)官方提供的动态重构控制知识产权(IP)核,并通过系统总线与处理器相连。这种方法会占用较多静态部分的逻辑资源,并且限制了片上接口的运行频率。针对... 目前实现动态重构的常用方法是通过片上接口进行配置,一般采用现场可编程门阵列(FPGA)官方提供的动态重构控制知识产权(IP)核,并通过系统总线与处理器相连。这种方法会占用较多静态部分的逻辑资源,并且限制了片上接口的运行频率。针对这些问题,提出将FPGA抽象为大规模存储器的设计理念,构建DPRC动态重构控制指令集及配套应用程序编程接口(API),以优化逻辑资源占用量,消除缓冲延迟。指令集的实现以原有RV32IMC为基础,采用微指令序列控制片上接口部分,通过与数据通路紧密耦合来减少逻辑资源使用量,使用参数化多周期方案优化时序并确保通用性。实验结果表明,与传统方法相比,该系统中动态重构功能相关逻辑资源占用量减少84%,频率提高312%。相较于原有处理器,添加扩展指令集后处理器自身资源占用量仅增加5%,最差情况下扩展部分对时钟周期的影响小于0.2 ns,表明该动态重构控制方案具有低成本、高主频的特性。 展开更多
关键词 RISC-V指令集 扩展指令集 动态重构 fpga技术 大规模存储器
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基于FPGA的多总线可动态重构监测系统
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作者 全贺 王红亮 +2 位作者 厉智强 王浩 王学斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第3期66-70,共5页
针对传统多总线数据监测系统中存在的数据传输实时性不高、系统硬件占用资源多、系统可维修性低等问题,设计了以FPGA为核心,以多路RS422、RS232、1553B总线作为通讯接口,以信息识别、信息提取、数据融合、多总线动态重构、双冗余传输为... 针对传统多总线数据监测系统中存在的数据传输实时性不高、系统硬件占用资源多、系统可维修性低等问题,设计了以FPGA为核心,以多路RS422、RS232、1553B总线作为通讯接口,以信息识别、信息提取、数据融合、多总线动态重构、双冗余传输为主要功能模块,以信道速率动态调节的RS422为数据传输路径,采用双冗余传输方式,依据FPGA标准化设计思路,提出了基于FPGA多总线动态重构监测系统设计方案。实验测试结果表明:在20、60、-40℃环境温度下,多总线动态重构时间均小于1 s,数据传输误码率远低于0.02%,系统工作稳定,满足设计需求。 展开更多
关键词 fpga 多总线 动态重构 数据融合 双冗余
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FPGA平台上动态硬件重构的Winograd神经网络加速器 被引量:1
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作者 梅冰笑 滕文彬 +3 位作者 张弛 王文浩 李富强 苑福利 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第22期323-334,共12页
为解决卷积神经网络在FPGA平台上进行硬件加速时存在的资源利用率低和资源受限问题,提出了一种基于FPGA动态部分重构技术和Winograd快速卷积的卷积神经网络加速器。该加速器通过运行时硬件重构对FPGA片上资源进行时分复用,采用流水线方... 为解决卷积神经网络在FPGA平台上进行硬件加速时存在的资源利用率低和资源受限问题,提出了一种基于FPGA动态部分重构技术和Winograd快速卷积的卷积神经网络加速器。该加速器通过运行时硬件重构对FPGA片上资源进行时分复用,采用流水线方式动态地将各个计算流水段配置到FPGA,各个流水段所对应的卷积计算核心使用Winograd算法进行定制优化,以在解决资源受限问题的同时最大程度地提升计算资源利用效率。针对该加速器架构,进一步构建了组合优化模型,用于搜索在特定FPGA硬件平台上部署特定网络模型的最优并行策略,并使用遗传算法进行设计空间求解。基于Xilinx VC709 FPGA平台对VGG-16网络模型进行部署和分析,综合仿真结果表明,所提出的设计方法能够在资源有限的FPGA上自适应地实现大型神经网络模型,加速器整体性能可以达到1078.3 GOPS,较以往加速器的性能和计算资源利用效率可以分别提升2.2倍和3.62倍。 展开更多
关键词 卷积神经网络 动态部分硬件重构 现场可编程门阵列(fpga) 硬件加速器 Winograd快速卷积
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基于FPGA动态重构的多功能测试技术研究及应用验证 被引量:3
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作者 邹孝付 李星仪 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第3期102-107,共6页
针对目前测试装备与被测对象之间呈现出的"多对多"测试格局,结合FPGA动态重构研究一种多功能测试技术。首先从测试前端、典型信号等效器、测试后端三个方面给出了总体研究方案;然后在阐述了FPGA重构原理的前提下,重点研究了... 针对目前测试装备与被测对象之间呈现出的"多对多"测试格局,结合FPGA动态重构研究一种多功能测试技术。首先从测试前端、典型信号等效器、测试后端三个方面给出了总体研究方案;然后在阐述了FPGA重构原理的前提下,重点研究了作为测试前端关键技术的FPGA远程动态重构实现方式;以航天装备地面测试为背景,设计了集成多种总线接口的典型信号等效器;从测试算法IP库、上位机等方面设计了测试后端;最后基于上述关键技术研制了多功能测试硬件平台,并开展了应用验证,为促进测试装备与被测对象之间向着"一对多"方向发展提供了一定的理论和方法参考。 展开更多
关键词 多功能测试 fpga 动态重构
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基于FPGA的动态可重构体系结构 被引量:8
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作者 蔡启先 蔡洪波 +1 位作者 黄晓璐 蔡启仲 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2006年第7期1741-1743,共3页
提出了一种基于FPGA的动态可重构系统的设计方案。该系统以协处理器的形式与LEON2通用处理器构成主/协处理器结构,并通过寄存器与网络来保存和传递数据流和配置流,实现了二者的优势互补。以具体实验对该方案进行了验证。
关键词 动态可重构 阵列 fpga
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基于FPGA的动态可重构系统设计与实现 被引量:21
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作者 南希 龚龙庆 +1 位作者 田卫 李潇 《现代电子技术》 2009年第6期4-7,11,共5页
近年来,随着计算机技术的发展,尤其是现场可编程门阵列FPGA的出现,使实时电路重构成为研究热点。基于FPGA的重构系统具有自适应、自主修复特性,在空间应用中具有非常重要的作用。介绍FPGA可重构技术的分类以及动态可重构技术的原理,并... 近年来,随着计算机技术的发展,尤其是现场可编程门阵列FPGA的出现,使实时电路重构成为研究热点。基于FPGA的重构系统具有自适应、自主修复特性,在空间应用中具有非常重要的作用。介绍FPGA可重构技术的分类以及动态可重构技术的原理,并在此基础之上选取Virtex-4系列FPGA给出一种动态重构的应用以及具体实现,即通过微处理器(ARM)结合多个FPGA,并采用一种新的边界扫描链方法对多个FPGA进行配置,从而实现局部动态可重构。这种实现方法具有较强通用性和适于模块化设计等优点。 展开更多
关键词 可重构计算 fpga 动态可重构 局部重构 Virtex-4配置 JTAG(边界扫描)链
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基于局部动态可重构技术的多通道数据采集系统 被引量:5
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作者 邓庆绪 宁宝锋 +1 位作者 金曦 刘志丹 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2010年第9期1778-1783,共6页
可重构技术既具有硬件任务的高效性又具有软件任务的灵活性,近年已经成为研究热点,并越来越广泛的应用到实际系统之中.应用在化工、电力、冶金等行业的大型监控系统中的多通道数据采集系统具有高可靠性、强实时性和高并行性特点,典型的... 可重构技术既具有硬件任务的高效性又具有软件任务的灵活性,近年已经成为研究热点,并越来越广泛的应用到实际系统之中.应用在化工、电力、冶金等行业的大型监控系统中的多通道数据采集系统具有高可靠性、强实时性和高并行性特点,典型的多通道数据采集系统普遍采用ASIC集成电路设计,可配置性、灵活性和扩展性差,本文提出一种将局部动态可重构技术应用到多通道数据采集系统的设计方案,提高了系统的可配置性和应用范围,并且系统具有更高的实时性和并行性. 展开更多
关键词 局部动态可重构 可重构 fpga 多通道数据采集
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FPGA动态可重构数字电路容错系统的研究 被引量:19
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作者 朱明程 温粤 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 2000年第4期138-142,共5页
在介绍FPGA动态可重构技术原理的基础上 ,探讨了该技术在数字电路容错系统中的应用方法和构成原理 ,并针对某心脏起搏器电路系统 ,采用FPGA动态可重构方法进行了系统的容错设计与实验 .结果表明 ,FPGA动态可重构容错系统作为数字电路容... 在介绍FPGA动态可重构技术原理的基础上 ,探讨了该技术在数字电路容错系统中的应用方法和构成原理 ,并针对某心脏起搏器电路系统 ,采用FPGA动态可重构方法进行了系统的容错设计与实验 .结果表明 ,FPGA动态可重构容错系统作为数字电路容错系统设计的新方法 ,和传统的容错系统相比 ,不仅大大节省硬件资源的开销 ,且自适应能力强 。 展开更多
关键词 fpga 动态可重构 数字电路 容错系统
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基于FPGA电路重构技术的电子系统设计 被引量:7
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作者 欧伟明 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2006年第4期39-41,共3页
文中通过应用实例详细地介绍FPGA电路重构技术。在充分了解FPGA的PS配置模式时序的基础上,用单片机AT89C51模拟实现PS配置时序,从而实现FPGA电路重构技术。文中给出了详细的系统硬件电路图和单片机程序流程图。为了说明电路重构技术,通... 文中通过应用实例详细地介绍FPGA电路重构技术。在充分了解FPGA的PS配置模式时序的基础上,用单片机AT89C51模拟实现PS配置时序,从而实现FPGA电路重构技术。文中给出了详细的系统硬件电路图和单片机程序流程图。为了说明电路重构技术,通过开关可以选择系统的两种不同的系统结构,分别是数字显示电子钟和18路电子抢答器,因而实现了系统硬件电路的重构。 展开更多
关键词 单片机 fpga 电路重构技术
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动态可重构的智能光载无线接入技术 被引量:2
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作者 田慧平 徐坤 纪越峰 《中兴通讯技术》 2012年第5期1-6,共6页
文章认为动态可重构的智能光载无线网络可以融合光纤和无线接入系统,通过引入新的网络架构、媒体访问控制(MAC)协议、系统链路以及关键器件等系列新技术,满足通信网对高效、宽带以及灵活等特性的需求。基于动态可重构的智能光载无线技术... 文章认为动态可重构的智能光载无线网络可以融合光纤和无线接入系统,通过引入新的网络架构、媒体访问控制(MAC)协议、系统链路以及关键器件等系列新技术,满足通信网对高效、宽带以及灵活等特性的需求。基于动态可重构的智能光载无线技术,文章在网络层提出适合智能光载无线技术的网络架构;在MAC层提出使光载无线MAC层的性能得到提升、保障联合资源的动态可管控的专用设计;在系统层提出在光域对射频信号进行处理、传输与控制的相关技术。文章还在器件方面提出利用特殊结构改善滤波、天线等性能的新技术。 展开更多
关键词 光载无线技术 宽带 动态可重构 光纤无线融合
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基于FPGA部分重构的系统综合技术研究 被引量:1
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作者 袁仁清 《四川兵工学报》 CAS 2013年第12期14-16,共3页
分析了多功能系统综合的经典结构,结合FPGA动态部分重构技术和分区操作系统技术,对可能的改进结构进行了探讨;这些新技术的应用,可减少信号处理模块中器件的数量和模块的体积和功耗;并且可减少多功能系统的模块数量、体积和功耗。
关键词 fpga 动态部分重构 ARINC653分区操作系统
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基于动态可重构技术的车载网络平台
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作者 陈渝光 赵玮霖 +1 位作者 黄丽雯 张俊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期27-31,共5页
针对现有车载网络出现故障时难以保障车辆安全运行的问题,提出了一种基于动态可重构技术的车载网络平台。该系统采用多模式归一化设计方案、动态可重构技术和信号编码技术,解决了系统动态重构问题。介绍了系统结构、工作原理和软件开发... 针对现有车载网络出现故障时难以保障车辆安全运行的问题,提出了一种基于动态可重构技术的车载网络平台。该系统采用多模式归一化设计方案、动态可重构技术和信号编码技术,解决了系统动态重构问题。介绍了系统结构、工作原理和软件开发。通过试验验证了系统的可行性和可靠性。 展开更多
关键词 车载网络 电子控制单元 通信接口 动态可重构技术
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基于动态可重构FPGA的自演化硬件概述 被引量:13
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作者 姚爱红 张国印 关琳 《智能系统学报》 2008年第5期436-442,共7页
演化硬件研究如何利用遗传算法进行硬件自动设计,或者设计随外界环境变化而自适应地改变自身结构的硬件,在电子设计自动化、自主移动机器人控制器、无线传感器网络节点等领域都有潜在的应用价值.自演化硬件是在硬件内部完成遗传操作和... 演化硬件研究如何利用遗传算法进行硬件自动设计,或者设计随外界环境变化而自适应地改变自身结构的硬件,在电子设计自动化、自主移动机器人控制器、无线传感器网络节点等领域都有潜在的应用价值.自演化硬件是在硬件内部完成遗传操作和适应度计算,利用支持动态部分可重构的FPGA芯片上的微处理器核实现遗传算法,模拟生物群体演化过程搜索可能的电路设计并配置片上的可重构逻辑,找到最优或较优的设计结果,从而实现自适应硬件.当电路发生故障时,自演化硬件自动搜索新的配置,利用片上冗余资源取代故障区域,从而实现自修复硬件.介绍了基于动态部分可重构FPGA的自演化硬件的基本思想、体系结构以及研究现状,总结并提出了亟待解决的关键技术,指出高效的电路染色体编码表示与可重构逻辑配置位串之间的映射方式是当前研究的重点之一. 展开更多
关键词 演化硬件 动态可重构 染色体编码 fpga
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FPGA动态局部可重构中基于TBUF总线宏设计 被引量:2
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作者 赵秋桂 段青亚 《现代电子技术》 2009年第12期22-24,共3页
FPGA动态局部可重构技术通常将系统划分为固定模块和可重构模块,可重构模块与其他模块之间的通信都是通过使用特殊的总线宏实现的。总线宏的正确设计是实现FPGA动态局部可重构技术的关键。在研究了FPGA动态局部可重构技术中基于三态缓冲... FPGA动态局部可重构技术通常将系统划分为固定模块和可重构模块,可重构模块与其他模块之间的通信都是通过使用特殊的总线宏实现的。总线宏的正确设计是实现FPGA动态局部可重构技术的关键。在研究了FPGA动态局部可重构技术中基于三态缓冲器(Tri-state Buffer,TBUF)总线宏结构的基础上,采用Xilinx ISE FPGA Editor可视化的方法实现总线宏的设计,并借助可重构硬件平台——XCV800验证板,通过设计动态可重构实验,论证总线宏设计的正确性。 展开更多
关键词 fpga动态局部可重构 总线宏 三态缓冲器 fpga编辑器
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新一代大型运载火箭控制系统全数字动态重构技术 被引量:3
15
作者 杨岫婷 苏磊 +2 位作者 权赫 张嗣锋 李学锋 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2021年第5期71-77,共7页
对新一代大型运载火箭控制系统采用的"双通道总线+三冗余"全数字系统架构进行比对分析,并基于此架构开展动态可重构技术研究,提出基于控制分配技术的可变结构系统架构重构策略、三冗余总线控制器重构策略、惯组三机冗余与单... 对新一代大型运载火箭控制系统采用的"双通道总线+三冗余"全数字系统架构进行比对分析,并基于此架构开展动态可重构技术研究,提出基于控制分配技术的可变结构系统架构重构策略、三冗余总线控制器重构策略、惯组三机冗余与单机多表相结合的重构策略。系统冗余配置结合重构策略,实现了对飞行异常状态的智能故障识别与动态重构,提高了系统的容错能力及飞行可靠性,可靠性预计结果达到国际一流水平。 展开更多
关键词 新一代大型运载火箭 控制系统 全数字 动态重构技术
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动态可重构FPGA布局算法
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作者 张寒 吴岩松 +1 位作者 赵森 孟成栋 《电光与控制》 北大核心 2014年第4期77-80,共4页
SRAM(Static Random Access Memory)型FPGA凭借其动态结构调整的灵活性等特点,被广泛应用于工业领域。针对动态可重构功能单元的布局问题,分析了模拟退火解决方案的局限性,提出了基于电路分层划分和时延驱动的在线布局算法。算法首先按... SRAM(Static Random Access Memory)型FPGA凭借其动态结构调整的灵活性等特点,被广泛应用于工业领域。针对动态可重构功能单元的布局问题,分析了模拟退火解决方案的局限性,提出了基于电路分层划分和时延驱动的在线布局算法。算法首先按最小分割原则将电路划分为一定数目的层,然后按自顶向下的原则在芯片的每一层中布局划分出的层,同时保证电路关键路径的延时最小。实验结果表明,所述算法在时延、线长和运行时间方面均优于VPR算法。 展开更多
关键词 大规模集成电路 动态可重构 布局 FIELD PROGRAMMABLE GATE ARRAY ( fpga)
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智能变电站动态重构技术 被引量:1
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作者 孙波 《农村电气化》 2016年第10期45-46,共2页
为改善智能变电站二次设备研究和运行、维护中出现二次功能异常,时常难以及时判定并分析故障原因的情况,以智能变电站二次设备为依据,提出智能变电站动态重构技术,实现动态控制软件和起动设备,进而恢复系统的完整性。
关键词 动态重构技术 智能变电站 二次系统 在线自愈
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一种可局部动态实时重构的演化硬件平台 被引量:5
18
作者 张强 周军 于晓洲 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期761-765,共5页
为实现演化硬件能随外部环境的变化而自适应地改变芯片内部硬件结构的功能,设计了一种基于可编程片上系统的演化硬件平台。首先,该平台克服了商用FPGA的重构系统对演化硬件支持不足的问题,可以进行局部动态实时重构,且重构速度达到了1 6... 为实现演化硬件能随外部环境的变化而自适应地改变芯片内部硬件结构的功能,设计了一种基于可编程片上系统的演化硬件平台。首先,该平台克服了商用FPGA的重构系统对演化硬件支持不足的问题,可以进行局部动态实时重构,且重构速度达到了1 600 Mbps。其次,该平台中的重构颗粒度可以灵活设计,避免了FPGA中重构粒度太细,电路染色体长度过长引起演化算法搜索时间过久的问题。最后,在EP2C50芯片上实现了该平台,并利用改进的遗传算法在该平台上进行了4种实际电路的演化实验。实验结果表明,规模为100的种群每演化一代的耗时约为0.07 s,验证了该平台进行硬件演化的有效性。 展开更多
关键词 演化硬件 fpga 动态可重构 片上系统
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基于FPGA技术的WSN节点混沌保密通信设计 被引量:7
19
作者 孔德彭 陈安妮 +1 位作者 周一飞 李久胜 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期557-562,共6页
提高无线传感器网络节点的安全性能,可以促进物联网系统工程的快速推广和全面的应用。因混沌序列对初始条件比较敏感,较适合保密通信,WSN节点设计时,利用现场可编程逻辑门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)资源丰富、处理速度快... 提高无线传感器网络节点的安全性能,可以促进物联网系统工程的快速推广和全面的应用。因混沌序列对初始条件比较敏感,较适合保密通信,WSN节点设计时,利用现场可编程逻辑门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)资源丰富、处理速度快的优势,对Hybrid混沌系统加密/解密模块进行设计,也可以封装成独立的IP核,在实现信息采集、传输时,通过片内总线进行调用,方便地实现信息的加/解密防护。文中先对算法原理进行分析,再通过图片保密的例子进行验证,该方法易于硬件设计实现,保密强度高,摆脱了软件复杂算法束缚,消耗资源少,功耗低,方案可行。 展开更多
关键词 无线传感器网络 保密通信 混沌序列 fpga重构技术
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一种动态可重构IP系统设计研究 被引量:2
20
作者 蔡洪波 蔡启先 +1 位作者 黄晓璐 蔡启仲 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2007年第5期926-930,共5页
针对通用逻辑开发和可继承性设计提出一种动态可重构IP系统的设计方案,它主要依靠下载bits流文件改变FPGA的配置存储器来实现重构,其配置时间只与预设的IP模块大小有关,与IP的结构无关而且可以利用相关的辅助设计工具.本文介绍了该系统... 针对通用逻辑开发和可继承性设计提出一种动态可重构IP系统的设计方案,它主要依靠下载bits流文件改变FPGA的配置存储器来实现重构,其配置时间只与预设的IP模块大小有关,与IP的结构无关而且可以利用相关的辅助设计工具.本文介绍了该系统设计实现的流程及关键技术,并以具体实验给以验证. 展开更多
关键词 动态可重构 动态可重构IP 动态可重构阵列 IP模块 fpga
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