本發(fā)明涉及一種基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型

背景技術(shù)：

為了實現(xiàn)汽車安全輔助駕駛技術(shù)研究的主要目的，需要通過安裝在車輛上的各種傳感器(被動紅外相機、工業(yè)照相機、微波雷達、激光雷達等)掌握本車、道路、以及周圍車輛的狀況等信息，輔助駕駛?cè)嗽黾迎h(huán)境感知的能力，并為其提供預警信號。

融合多傳感器的信息可以得到單個傳感器難以得到的性能，主要體現(xiàn)在提高了信息冗余性與互補性。信息融合具有的性能優(yōu)勢主要體現(xiàn)為：提高了信息的可信度和目標的可探測性，擴大了時間和空間的搜索范圍，降低了推理模糊程度，改進了探測性能，增加了目標特征矢量的維數(shù)，提高了空間分辨率，增強了系統(tǒng)的容錯能力和自適應性。

異構(gòu)計算是指使用不同類型指令集和體系架構(gòu)的計算單元組成系統(tǒng)的計算方式。常見的計算單元類別包括：CUP(中央處理器)、GPU(圖形處理器)、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)等。CPU與GPU的高度融合已是大勢所趨，但這不只是硬件層面的變更，更多的是計算理念的變革。如何將不同的計算任務(wù)自動分配給最適宜于處理該任務(wù)的芯片，借此實現(xiàn)最高的能效比以及最高的晶體管利用率，成為探索新的編程模式或者計算模式要面臨的重大問題。

當越來越多的專用硬核被集成到FPGA中以后，F(xiàn)PGA的設(shè)計方法需要發(fā)生根本性的變化。在IC設(shè)計領(lǐng)域已經(jīng)逐步得到認同的SoC設(shè)計方法同樣被引入到FPGA設(shè)計領(lǐng)域，這一方法的核心在于圍繞CPU內(nèi)核展開設(shè)計，以CPU引出的系統(tǒng)總線為主干，其他模塊都掛在這一總線上，比如，在FPGA上開發(fā)基于CPU的系統(tǒng)，當FPGA上電后，硬件邏輯通過芯片配置成功后，讀取軟件文件并轉(zhuǎn)到SDRAM(同步動態(tài)隨機存儲器)中，軟件在SDRAM中運行。

GPU等專用計算單元雖然工作頻率較低，具有更多的內(nèi)核數(shù)和并行計算能力，總體性能/芯片面積的比和性能/功耗比都很高，卻遠遠沒有得到充分利用。特別是GPU的通用計算被導入高并行計算領(lǐng)域，對處理包括視覺傳感器在內(nèi)的融合多傳感器信息，起到新核心的作用。

本發(fā)明提供了一種基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型。架構(gòu)的特征為具有獨立的并行CPU和并行GPU，有各自的SDRAM，均可訪問對方的SDRAM，并處于FPGA結(jié)構(gòu)之外；GPU通過I/O總線連接到芯片組，然后再通過I/O橋與CPU相連；CPU由ALU、寄存器文件和閃存緩存以及總線接口組成。進行系統(tǒng)移植，以支持多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)成一種嵌入式操作系統(tǒng)原型。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型。本發(fā)明包括以下特征：

發(fā)明技術(shù)方案

1.一種多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，架構(gòu)的特征：

1)具有獨立的并行CPU和并行GPU，有各自的SDRAM，均可訪問對方的SDRAM，并處于FPGA結(jié)構(gòu)之外；

2)GPU通過I/O總線連接到芯片組，然后再通過I/O橋與CPU相連；

3)CPU由ALU、寄存器文件和閃存緩存以及總線接口組成。

2.基于權(quán)利要求1的硬件架構(gòu)，進行系統(tǒng)移植，以支持多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)成一種嵌入式操作系統(tǒng)原型。

附圖說明

附圖1是基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型圖。

具體實施方式

這種基于多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)原型，包括如下步驟特征：

1)具有獨立的并行CPU和并行GPU，有各自的SDRAM，均可訪問對方的SDRAM，并處于FPGA結(jié)構(gòu)之外；

2)GPU通過I/O總線連接到芯片組，然后再通過I/O橋與CPU相連；

3)CPU由ALU、寄存器文件和閃存緩存以及總線接口組成；

4)進行系統(tǒng)移植，以支持多核異構(gòu)CPU-GPU-FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)成一種嵌入式操作系統(tǒng)原型。