李 涛,杨 婷,易学渊,蒲 林,钱博文,黄光新,黄虎才,韩俊刚

(1.西安邮电大学电子工程学院,陕西 西安 710061;2.西安邮电大学计算机学院,陕西 西安 710061)

萤火虫2：一种多态并行机的硬件体系结构*

李 涛1,杨 婷1,易学渊1,蒲 林1,钱博文1,黄光新2,黄虎才2,韩俊刚2

(1.西安邮电大学电子工程学院,陕西 西安 710061;2.西安邮电大学计算机学院,陕西 西安 710061)

提出了一种新型的多态高效并行阵列机结构——萤火虫2号阵列机。该结构的处理单元可以在SIMD和MIMD两种模式下运行，兼有异步执行机制，还可以实现分布式指令级并行处理。采用了硬件的多线程管理器和高效通信机制，这些机制使得此种阵列机能够实现效率很高的线程级并行运算、数据级并行运算和分布式指令级并行运算。尤其值得指出的是，此种阵列机的流处理性能堪与专用集成电路匹敌。该结构还能有效实现静态与动态数据流计算，可以高效实现图形、图像和数字信号处理任务。

阵列机；多态处理器；计算机图形；图像处理；信号处理；数据级并行；线程级并行；指令级并行

1 引言

当代数字计算器件主要有CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphic Processing Unit)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。CPU的可编程性最佳，GPU的编程稍微困难一些，FPGA则只是可重构。另一方面，FPGA的性能要胜于那些可编程器件，GPU的并行处理能力一般要优于CPU。专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)不可编程，但是其速度和功耗性能远胜于通用可编程处理器。然而，可编程处理器的灵活性却是s专用集成电路无法比拟的。FPGA类的可重构器件(Reconfigurable Device)[1]，尤其是动态可重构器件[2]，具有一定的灵活性，性能也可能接近ASIC。……