當(dāng)前，可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)的研究焦點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)特別是運(yùn)行時(shí)（run-time）可重構(gòu)技術(shù)。所謂動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)，是相對(duì)于靜態(tài)可重構(gòu)技術(shù)而言的。靜態(tài)可重構(gòu)技術(shù)是指在可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，一次性將可重構(gòu)邏輯器件配置為系統(tǒng)所需的某個(gè)或幾個(gè)功能。這些配置好的功能在整個(gè)任務(wù)執(zhí)行期間不會(huì)被改變。直到系統(tǒng)完成該任務(wù)后，可重構(gòu)邏輯器件才可以被配置為其他的功能去完成別的任務(wù)。動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)與此相反，在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中可重構(gòu)邏輯器件的功能可以被隨時(shí)改變。

運(yùn)行時(shí)可重構(gòu)技術(shù)建立在動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，它能夠在器件上已有任務(wù)正常執(zhí)行的同時(shí)對(duì)器件的空閑資源進(jìn)行新的配置。運(yùn)行時(shí)可重構(gòu)技術(shù)可以根據(jù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)中的實(shí)際需求，對(duì)可重構(gòu)邏輯器件上的資源做相應(yīng)的調(diào)配。它能夠更充分地利用可重構(gòu)邏輯器件上的資源，并且使硬件去“適應(yīng)”應(yīng)用的需求做調(diào)整成為可能。運(yùn)行時(shí)可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)的研究還存在很多技術(shù)難點(diǎn)，有的已經(jīng)造成了當(dāng)前可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景

可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)除了具有較高的性能和較大的靈活性以外，還具有很多其他優(yōu)勢(shì)，例如系統(tǒng)能耗低、可靠性高等等。這些優(yōu)勢(shì)使得可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域特別是嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

在過(guò)去的研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，很多嵌入式應(yīng)用，例如多媒體應(yīng)用、加/解密應(yīng)用以及通信應(yīng)用等都具有它們固有的執(zhí)行特征。

多媒體應(yīng)用具有較多的整數(shù)算術(shù)指令，這主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)多媒體應(yīng)用中執(zhí)行的都是定點(diǎn)數(shù)據(jù)上的算術(shù)密集型信號(hào)處理操作。

加/解密應(yīng)用中主要是位運(yùn)算操作，而且在執(zhí)行過(guò)程中極少出現(xiàn)分支指令，位運(yùn)算操作可以通過(guò)移位操作和邏輯運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通信應(yīng)用的特征是使用大量的分支指令，這主要是由通信應(yīng)用中復(fù)雜的控制流導(dǎo)致的，但其中較少使用到算術(shù)和移位等操作。

可以看到，這幾類(lèi)應(yīng)用都是屬于計(jì)算密集型應(yīng)用，可以利用硬件加速計(jì)算核心的執(zhí)行來(lái)提高整個(gè)應(yīng)用的性能。應(yīng)用中較少使用到浮點(diǎn)算術(shù)操作，這一點(diǎn)也正好適合利用硬件實(shí)現(xiàn)。在多媒體和通信應(yīng)用中，大量的操作都是針對(duì)寬度為一個(gè)或多個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行的，而在加/解密應(yīng)用中主要處理的是寬度為1的位數(shù)據(jù)。針對(duì)應(yīng)用中的這些差異，當(dāng)前的商業(yè)化可重構(gòu)邏輯器件中提供了大量的不同粒度的資源來(lái)支持不同數(shù)據(jù)寬度的計(jì)算。因此，上述在嵌入式領(lǐng)域中的主流應(yīng)用都非常適合利用可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)具有很好的低能耗特征。在傳統(tǒng)的處理器計(jì)算模式中，大量的能耗耗費(fèi)在指令的取指、譯碼過(guò)程中；IC模式則因?yàn)樵谟布娐返脑O(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行充分優(yōu)化，具有較低的能耗損失。在可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)中，能耗最高的計(jì)算核心部分轉(zhuǎn)移到了可重構(gòu)邏輯器件上執(zhí)行，減輕了通用處理器的負(fù)擔(dān)，減少了相關(guān)的能耗。當(dāng)應(yīng)用在可重構(gòu)邏輯器件上執(zhí)行時(shí)，可重構(gòu)邏輯器件還可以利用自己的器件特性做調(diào)整來(lái)達(dá)到減少系統(tǒng)能耗的目的。例如，在現(xiàn)有的商業(yè)化可重構(gòu)邏輯器件中，芯片上同時(shí)存在著多個(gè)時(shí)鐘域，不同的時(shí)鐘域可以具有各自的時(shí)鐘頻率?？芍貥?gòu)邏輯器件能夠?yàn)樾酒嫌糜趫?zhí)行應(yīng)用的那部分資源提供高的時(shí)鐘頻率以提高性能，同時(shí)可以將其他閑置部分的時(shí)鐘頻率降低以降低能耗，甚至有的器件可以利用門(mén)控時(shí)鐘對(duì)芯片上沒(méi)有在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)的部分給予斷電處理，進(jìn)一步降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗損失。

可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)還具有天生的容錯(cuò)（fault-tolerant）特性。因?yàn)榭芍貥?gòu)邏輯器件的可重構(gòu)特性為錯(cuò)誤的檢測(cè)、診斷提供了方便。同時(shí)，可重構(gòu)邏輯器件擁有大量的可重構(gòu)邏輯資源，又為錯(cuò)誤的掩蓋、修復(fù)提供了基礎(chǔ)。當(dāng)可重構(gòu)邏輯器件上出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)故障的時(shí)候，可以將可重構(gòu)邏輯器件上的一部分配置為測(cè)試模式發(fā)生器，對(duì)器件上的某些區(qū)域做測(cè)試，同時(shí)還可以利用器件上的其他資源對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，以得到具體的錯(cuò)誤信息。一旦將錯(cuò)誤定位后，可以采用對(duì)可重構(gòu)邏輯器件重新配置的方法，避開(kāi)產(chǎn)生錯(cuò)誤的芯片區(qū)域，利用其周邊的其他可重構(gòu)邏輯資源組合替代原本在出錯(cuò)區(qū)域上實(shí)現(xiàn)的功能。可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的高容錯(cuò)性和極強(qiáng)的可靠性滿(mǎn)足了惡劣的工作環(huán)境對(duì)計(jì)算系統(tǒng)的苛刻要求，因此當(dāng)前在航空航天軍事等領(lǐng)域?qū)芍貥?gòu)計(jì)算系統(tǒng)的需求逐漸增大，例如NASA就已經(jīng)將運(yùn)行時(shí)可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用列入了2005年的火星探測(cè)計(jì)劃當(dāng)中。