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基于随机模型的可重构计算互连资源估计 摘 要：在可重构计算设计初期，确定可重构计算的各种互连资源数目是一个关键问题。如果设计的互连资源过少，可能导致应用领域中的部分算法无法实现，而过多的互连资源会造成芯片面积的浪费。基于可重构计算的特点，分析了可重构计算的相邻连接、路由连接和近邻连接三种类型互连资源。通过建立互连资源估计的随机模型，提出了可重构计算中各种互连资源数目的估计方法。仿真结果表明，该方法能够比较准确地估计各种互连资源的数目，从而指导可重构计算互连资源的设计，降低设计风险。 关键词：可重构计算 ；互连资源 ；随机模型 Connecting resource estimation for reconfigurable computing based on stochastic model Abstract: It is an important issue to determine the number of each connecting resource for reconfigurable computing(RC)in early design stage. If the number of connecting resource contained in RC is too small, it may result in failure of executing some application algorithms. On the other hand, too much connecting resource may waste chip area. According to characteristic of RC, three connecting resource, neighbor to neighbor connection, routing connection and near neighbor connection were analyzed. By establishing stochastic model for connecting resource estimation, an approach to estimate the number of connecting resource for RC was presented. Simulation result has shown that it is a guider to connecting resource design for RC, and is helpful to reduce design risk. Key words: reconfigurable computing ；connecting resource ； stochastic model 可重构计算作为一种新的高性能计算解决方案，具有较高的性能和灵活性，在信息安全、多媒体和通信等多标准和多算法的应用领域具有广阔的应用前景[1-3]。由于可重构计算一般面向特定的应用领域[4、5]，应用领域中的每个算法具有不同的复杂度，它们对可重构计算的互连资源提出了不同的要求。可重构计算芯片需要提供一定数目的不同类型的互连资源。如果芯片提供的某种互连资源的数目过少，一方面有可能会导致芯片性能降低；另一方面有可能导致应用领 域中的部分算法无法实现，而过多的互连资源会造成芯片面积的浪费。 在IC（Integrated Circuit）设计过程中，估计布线面积已有许多成熟的研究成果。文献[6]建立了二维阵列结构芯片的布线随机模型，并研究了估计布线面积的方法；文献[7]根据布线的随机模型提出了估计FPGA（Field Programmable Gate Array） 图1 可重构计算的互连资源 图1中，相邻连接互连资源是同一行或同一列上的相邻PE之间传递数据的媒介；路由通道互连资源将来自于其他PE的数据传递输出，而该PE本身并不消费这些数据；行列近邻连接互连资源是同一行或同一列 图2 功能处理单元的互连资源 上的间隔个PE的PE之间传递数据的媒介（称为行列近邻连接分段长度）。 在上述三种类型互连资源的基础上，功能处理单元能够提供的各种互连资源如图2所示。以上边缘互连资源为例，nni和nai为输入；nno和nao为输出；nnri和nari为路由输入；nnro和naro为路由输出。nni和nno属于相邻连接；nai和nao属于行列近邻连接；nnri和nnro属于路由通道互连，它们连接同一列上相邻PE；nari和naro属于路由通道互连，它们连接同一行上间隔个PE的PE。 2、互连资源估计的随机模型 在可重构计算芯片中，由于可重构功能处理单元阵列的规模较大，并且应用算法网表