动态部分可重配置FPGA系统实现与性能分析

"这篇文档是关于Dynamical Partial Reconfigurable FPGA的一份毕业设计报告，由鲁兴洲在Linköping大学的电气工程学院完成。报告中详细介绍了如何构建一个功能性的部分可重配置FPGA系统，特别是针对XILINX ML605评估板的应用。该系统包括一个静态部分和两个部分可重配置模块（ICMP和HTTP），用于处理不同的服务请求。报告分析了测试结果，指出重配置过程仅需231毫秒，存储消耗为9274KB，与静态FPGA配置相比，节省了93%的时间和50%的存储空间。" 本文档深入探讨了部分可重配置FPGA技术，这是一种允许在运行时重新配置FPGA的技术。然而，在重配置过程中，可重配置部分会被禁用，为了保持系统的功能，数据流需要在这段时间内被暂停。因此，重配置时间对设计的系统至关重要。报告的目标是建立一个可以自我重配置的系统，并计算出重配置所需的具体时间。 实验平台选用了XILINX ML605开发板，该板载有一个静态部分和两个部分可重配置模块，分别用于处理Internet控制消息协议（ICMP）和超文本传输协议（HTTP）的请求。通过一个Web客户端发送不同类型的包来请求不同服务，MicroBlaze微处理器核心负责分析这些包的类型信息，同时触发系统的自我重配置。重配置会根据请求在ICMP和HTTP模块之间切换，从而处理不同的服务请求。重配置时间定义为从检测到包类型到完成重配置的这段时间。系统内置了一个计数器，用于测量这一时间。 经过验证，该系统工作正常。测试结果显示，重配置过程只需要231毫秒，这相比于传统的静态FPGA配置大大减少了等待时间，同时，231毫秒的重配置时间仅消耗了9274KB的存储，这表明部分可重配置FPGA在时间和存储效率方面具有显著优势。 这个研究工作对于理解部分可重配置FPGA的潜力和应用，以及如何优化基于FPGA的系统设计以提高灵活性和效率具有重要意义。通过使用这种技术，设计者可以动态地适应不断变化的需求，例如在不牺牲性能的情况下更新或修复硬件功能。这对于需要实时响应和高效利用资源的复杂系统尤其有用，如网络设备、嵌入式系统和通信基础设施等。