在大眾已經(jīng)習(xí)慣的計算模式中，處理器和專用集成電路（ASIC）一直是兩大主流。伴隨著應(yīng)用領(lǐng)域特別是嵌入式環(huán)境對系統(tǒng)的性能、能耗、上市時間等指標(biāo)需求的不斷提高，傳統(tǒng)的計算模式暴露出了種種弊端。可重構(gòu)計算技術(shù)集中了處理器和專用集成電路的優(yōu)勢，能夠提供高效靈活的計算能力，自上世紀(jì)九十年代以來越來越受到業(yè)界的重視。不過，目前對可重構(gòu)計算技術(shù)的研究仍舊處于初期階段，還有很多難題等待解決。

可重構(gòu)沖擊傳統(tǒng)計算模式

面臨一個應(yīng)用，如何去實現(xiàn)它？軟件設(shè)計者會使用編程語言編寫一段代碼，將其編譯后在處理器上執(zhí)行；硬件設(shè)計者則會利用原理圖或者硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計，然后以專用集成電路的方式實現(xiàn)。處理器和專用集成電路已經(jīng)成為了傳統(tǒng)計算模式的兩大主流，我們也已經(jīng)習(xí)慣了這兩種計算模式。但在和這兩位“老朋友”打交道的時候，仍舊會時不時感覺到有很多不盡如人意的地方。

處理器（包括通用處理器和各種專用的嵌入式處理器）計算模式的特點在于它們都具有各自的指令集，通過執(zhí)行指令集中的相關(guān)指令來完成計算，改寫軟件指令就能改變系統(tǒng)實現(xiàn)的功能，而不用去改動底層的硬件環(huán)境。但處理器的運算速度要比ASIC慢很多，這主要是因為處理器必須從存儲器中讀取每條指令，將其譯碼后再執(zhí)行，因而每個獨立的操作具有更高的執(zhí)行開銷。另外，處理器的指令集是由處理器自身體系結(jié)構(gòu)決定的，沒有用專門指令實現(xiàn)的操作只能使用已有的指令組合來處理，這也增加了執(zhí)行的開銷。

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專用集成電路是針對某一特定應(yīng)用專門設(shè)計的硬件電路。專用集成電路計算模式的特點在于用硬件來實現(xiàn)應(yīng)用的操作。因為針對特定應(yīng)用設(shè)計，所以在執(zhí)行相應(yīng)應(yīng)用時具有很高的速度、效率和精度。但其缺陷在于開發(fā)周期太長，代價太高。而且硬件電路一旦制作好以后是不能夠被隨意改動的。這就意味著如果功能的需求發(fā)生了變化，就需要重新設(shè)計和重新加工新的專用集成電路芯片。哪怕只是芯片上的很小一部分線路需要修改，也要重新制作整個芯片。如果針對各種不同的應(yīng)用都專門設(shè)計專用的電路芯片，就會帶來高昂的成本。

由此可見，現(xiàn)有的主流計算模式中存在的主要問題是:處理器方式能夠靈活地實現(xiàn)各種應(yīng)用，但卻在性能上有缺陷；而硬件邏輯實現(xiàn)性能雖然高，但靈活性卻很差。為了在計算性能和實現(xiàn)靈活性上做一個很好的權(quán)衡，可重構(gòu)計算（Reconfigurable Computing）技術(shù)浮出了水面。

技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

可重構(gòu)計算的概念早在上個世紀(jì)六七十年代就有學(xué)者以不同的表述方式提出過。由于技術(shù)條件的限制，直到九十年代中期才逐漸興起。目前比較權(quán)威的定義是“設(shè)立物理控制點定制硬件該如何工作，通過改動這些控制點使用戶能夠使用相同的硬件執(zhí)行不同的應(yīng)用”。當(dāng)前已經(jīng)有多個基于可重構(gòu)計算技術(shù)的原型系統(tǒng)被開發(fā)出來，運用在自動目標(biāo)識別、串匹配、數(shù)據(jù)壓縮等應(yīng)用領(lǐng)域，取得了非常好的效果。最近幾年，可重構(gòu)計算技術(shù)已經(jīng)邁過了探索階段，研究者們開始更深入地對可重構(gòu)計算通用模型進(jìn)行研究，為后續(xù)的可重構(gòu)計算系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

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當(dāng)前在研的可重構(gòu)計算系統(tǒng)往往由一個或多個可重構(gòu)邏輯器件以協(xié)處理器的方式和一個通用處理器耦合而成，如圖2所示。這里的可重構(gòu)邏輯器件可以是系統(tǒng)定制的，也可以是商業(yè)化的部件（如FPGA芯片）。對可重構(gòu)邏輯器件進(jìn)行的配置可以使它實現(xiàn)相應(yīng)的功能，能夠以準(zhǔn)ASIC的計算速度對應(yīng)用中的計算密集部分給予加速執(zhí)行以提高整個應(yīng)用的執(zhí)行性能。系統(tǒng)中的通用處理器主要負(fù)責(zé)對可重構(gòu)邏輯器件進(jìn)行資源管理和任務(wù)調(diào)度。另外，應(yīng)用中存在的那些不能夠采用硬件邏輯實現(xiàn)或者采用硬件實現(xiàn)也不會帶來很大性能收益的部分也需要在通用處理器上編程實現(xiàn)，例如遞歸操作。因為每一層遞歸都需要使用相同的資源，而遞歸的層數(shù)又往往不能預(yù)先知道，硬件無法預(yù)留夠充足的資源，所以此類操作適合在通用處理器上實現(xiàn)。

可重構(gòu)計算技術(shù)的研究對可重構(gòu)邏輯器件的開發(fā)有著極強(qiáng)的依賴性。正是由于可重構(gòu)計算系統(tǒng)中使用了可編程邏輯器件，才使得它能夠高效靈活地實現(xiàn)多種應(yīng)用。在研究的早期，研究者們受到可重構(gòu)邏輯器件的限制，并不能開展很多卓有成效的工作。因為缺乏統(tǒng)一的可重構(gòu)硬件平臺，一些研究機(jī)構(gòu)針對某些特定應(yīng)用開發(fā)了自己相應(yīng)的可重構(gòu)邏輯器件。這些器件缺乏一致的模型，彼此間不兼容，不具有普適性。而專門的可重構(gòu)邏輯器件開發(fā)帶來的高昂代價也給可重構(gòu)計算技術(shù)的普及設(shè)置了巨大的障礙。伴隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，集成在芯片上的門電路數(shù)目可以做到“數(shù)以百萬計”，這使得業(yè)界能夠設(shè)計出功能強(qiáng)大結(jié)構(gòu)復(fù)雜的可重構(gòu)邏輯器件，也昭示著可重構(gòu)計算技術(shù)迎來了發(fā)展的大好時機(jī)。當(dāng)前的很多商業(yè)化可重構(gòu)邏輯器件具備有充足的可編程邏輯資源，有的芯片上還集成了乘法器、RAM等結(jié)構(gòu)，在最近的高端產(chǎn)品上更是集成了處理器核來增強(qiáng)系統(tǒng)的功能和性能。

當(dāng)前，可重構(gòu)計算技術(shù)的研究焦點在于動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)特別是運行時（run-time）可重構(gòu)技術(shù)。所謂動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)，是相對于靜態(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)計算系統(tǒng)開始執(zhí)行任務(wù)時，一次性將可重構(gòu)邏輯器件配置為系統(tǒng)所需的某個或幾個功能。這些配置好的功能在整個任務(wù)執(zhí)行期間不會被改變。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)。動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)與此相反，在任務(wù)執(zhí)行過程中可重構(gòu)邏輯器件的功能可以被隨時改變。

運行時可重構(gòu)技術(shù)建立在動態(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)行的同時對器件的空閑資源進(jìn)行新的配置。運行時可重構(gòu)技術(shù)可以根據(jù)應(yīng)用實現(xiàn)中的實際需求，對可重構(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。運行時可重構(gòu)計算技術(shù)的研究還存在很多技術(shù)難點，有的已經(jīng)造成了當(dāng)前可重構(gòu)計算技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用前景

可重構(gòu)計算技術(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，例如系統(tǒng)能耗低、可靠性高等等。這些優(yōu)勢使得可重構(gòu)計算技術(shù)在各個應(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，這主要是因為大多數(shù)多媒體應(yīng)用中執(zhí)行的都是定點數(shù)據(jù)上的算術(shù)密集型信號處理操作。

加/解密應(yīng)用中主要是位運算操作，而且在執(zhí)行過程中極少出現(xiàn)分支指令，位運算操作可以通過移位操作和邏輯運算來實現(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，這幾類應(yīng)用都是屬于計算密集型應(yīng)用，可以利用硬件加速計算核心的執(zhí)行來提高整個應(yīng)用的性能。應(yīng)用中較少使用到浮點算術(shù)操作，這一點也正好適合利用硬件實現(xiàn)。在多媒體和通信應(yīng)用中，大量的操作都是針對寬度為一個或多個字節(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支持不同數(shù)據(jù)寬度的計算。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)計算技術(shù)實現(xiàn)。

可重構(gòu)計算技術(shù)具有很好的低能耗特征。在傳統(tǒng)的處理器計算模式中，大量的能耗耗費在指令的取指、譯碼過程中；IC模式則因為在硬件電路的設(shè)計過程中針對特定應(yīng)用進(jìn)行充分優(yōu)化，具有較低的能耗損失。在可重構(gòu)計算系統(tǒng)中，能耗最高的計算核心部分轉(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，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，芯片上同時存在著多個時鐘域，不同的時鐘域可以具有各自的時鐘頻率?？芍貥?gòu)邏輯器件能夠為芯片上用于執(zhí)行應(yīng)用的那部分資源提供高的時鐘頻率以提高性能，同時可以將其他閑置部分的時鐘頻率降低以降低能耗，甚至有的器件可以利用門控時鐘對芯片上沒有在執(zhí)行計算任務(wù)的部分給予斷電處理，進(jìn)一步降低整個系統(tǒng)的能耗損失。

可重構(gòu)計算技術(shù)還具有天生的容錯（fault-tolerant）特性。因為可重構(gòu)邏輯器件的可重構(gòu)特性為錯誤的檢測、診斷提供了方便。同時，可重構(gòu)邏輯器件擁有大量的可重構(gòu)邏輯資源，又為錯誤的掩蓋、修復(fù)提供了基礎(chǔ)。當(dāng)可重構(gòu)邏輯器件上出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致系統(tǒng)故障的時候，可以將可重構(gòu)邏輯器件上的一部分配置為測試模式發(fā)生器，對器件上的某些區(qū)域做測試，同時還可以利用器件上的其他資源對測試結(jié)果進(jìn)行分析，以得到具體的錯誤信息。一旦將錯誤定位后，可以采用對可重構(gòu)邏輯器件重新配置的方法，避開產(chǎn)生錯誤的芯片區(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區(qū)域上實現(xiàn)的功能?？芍貥?gòu)計算系統(tǒng)的高容錯性和極強(qiáng)的可靠性滿足了惡劣的工作環(huán)境對計算系統(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)計算系統(tǒng)的需求逐漸增大，例如NASA就已經(jīng)將運行時可重構(gòu)計算系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用列入了2005年的火星探測計劃當(dāng)中。

可重構(gòu)計算技術(shù)大大縮短了產(chǎn)品上市時間。可重構(gòu)邏輯器件在很長一段時間里主要用于進(jìn)行硬件系統(tǒng)的原型設(shè)計。這一點在當(dāng)前新的應(yīng)用需求下有了進(jìn)一步發(fā)展。利用可重構(gòu)計算技術(shù)的原型系統(tǒng)在經(jīng)過針對不同應(yīng)用的不同配置后就成為了相應(yīng)的產(chǎn)品可以直接投放市場，這消除了需要針對各個應(yīng)用進(jìn)行單獨設(shè)計帶來的時間開銷，同時減少了設(shè)計中出現(xiàn)錯誤的概率，系統(tǒng)的可靠性也得到了提高。另外，當(dāng)前的很多應(yīng)用領(lǐng)域瞬息萬變，各種新標(biāo)準(zhǔn)新應(yīng)用層出不窮。在這種情況下，可重構(gòu)計算系統(tǒng)能夠“以不變應(yīng)萬變”，仍舊利用現(xiàn)有資源，根據(jù)實際情況及時調(diào)整系統(tǒng)功能以滿足市場需求。

在一些關(guān)鍵任務(wù)執(zhí)行中，很多任務(wù)要到開始前一刻才能最終確定，可重構(gòu)計算系統(tǒng)的存在無疑為這類應(yīng)用也提供了有力的支持。仍舊以NASA為例，他們在航天飛機(jī)發(fā)射前的幾個小時內(nèi)，才會把當(dāng)前的一些重要信息配置到機(jī)上的可重構(gòu)邏輯器件中。在火星車的設(shè)計中，也在大量關(guān)鍵部件上使用了可重構(gòu)邏輯器件，以滿足系統(tǒng)可能的變動要求。

可重構(gòu)計算技術(shù)還有很多優(yōu)勢。例如，相對于傳統(tǒng)的一個平臺支持一個應(yīng)用的做法，可重構(gòu)計算系統(tǒng)中的同一套硬件設(shè)備可以支持多個應(yīng)用，大大減輕了系統(tǒng)重量，這對于那些對重量有著嚴(yán)格要求的應(yīng)用領(lǐng)域非常有利。比如，嵌入式領(lǐng)域的“穿戴計算”，還有航天領(lǐng)域里的衛(wèi)星系統(tǒng)等等。

當(dāng)前的可重構(gòu)計算技術(shù)主要還是用于尖端技術(shù)領(lǐng)域中的計算平臺，但隨著可重構(gòu)邏輯器件成本逐漸降低，運行時可重構(gòu)計算技術(shù)不斷完善，我們有理由相信可重構(gòu)計算技術(shù)具備的種種優(yōu)勢會使其在更多的領(lǐng)域里大有作為。

面臨的關(guān)鍵難題

前文已經(jīng)提到，可重構(gòu)計算技術(shù)的研究焦點是運行時可重構(gòu)技術(shù)。對運行時可重構(gòu)技術(shù)的研究和應(yīng)用主要是為了解決在下述兩種情況下可重構(gòu)計算系統(tǒng)中存在的問題。

第一種情況是為了減少應(yīng)用執(zhí)行的啟動時間?？芍貥?gòu)計算系統(tǒng)可以先在器件上配置好應(yīng)用執(zhí)行的啟動所必需的功能，讓應(yīng)用運行起來。在應(yīng)用開始執(zhí)行的同時再在器件的其他部分上配置出后續(xù)執(zhí)行所需要的功能，而不必等待整個應(yīng)用都配置完成后才開始運行，如圖3所示。

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第二種情況是利用有限的資源處理大規(guī)模應(yīng)用。如果某個規(guī)模較大的應(yīng)用在實現(xiàn)時所需的可重構(gòu)邏輯資源超過了可重構(gòu)邏輯器件可以供給的最大資源量，這時可重構(gòu)計算系統(tǒng)會將大的應(yīng)用劃分為多個在執(zhí)行時具有先后次序的子部分。在應(yīng)用執(zhí)行過程中，某個先執(zhí)行的子部分完成工作后，可以在其占據(jù)的器件資源上按次序配置后續(xù)的應(yīng)用子部分，以此來保證應(yīng)用的正確實現(xiàn)，如圖4所示。

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運行時可重構(gòu)技術(shù)研究的深入和成熟還能夠促進(jìn)其他相關(guān)領(lǐng)域的計算技術(shù)得到長足進(jìn)展，例如進(jìn)化硬件和系統(tǒng)容錯技術(shù)等。但在當(dāng)前，運行時可重構(gòu)技術(shù)還面臨著一些關(guān)鍵問題亟待解決：

可重構(gòu)邏輯器件的支持。可重構(gòu)計算技術(shù)的發(fā)展對可重構(gòu)邏輯器件有著很強(qiáng)的依賴性。當(dāng)前的器件功能和性能都有了很大提升，已經(jīng)能夠?qū)\行時可重構(gòu)技術(shù)提供相關(guān)支持。例如，運行時可重構(gòu)計算技術(shù)需要能夠在不影響任務(wù)正常執(zhí)行的情況下，對器件的空閑資源進(jìn)行配置。相應(yīng)的，當(dāng)前的商業(yè)可重構(gòu)邏輯器件能夠提供部分重構(gòu)（partial-reconfiguration）的能力。但是現(xiàn)在存在的最大問題在于器件配置過程耗費的時間比較長。隨著芯片上的可重構(gòu)邏輯資源數(shù)量越來越多，相應(yīng)的配置文件規(guī)模也越來越大，配置過程需要毫秒量級的時間，但是可重構(gòu)邏輯器件上的應(yīng)用是以微/納秒量級的時間在執(zhí)行，因此配置過程成為了整個系統(tǒng)的瓶頸。經(jīng)常會發(fā)生應(yīng)用執(zhí)行到一半，但后續(xù)功能還沒有配置好的情況。這時候應(yīng)用的執(zhí)行可能會使用到錯誤的配置，因此它必須等待，這極大地降低了系統(tǒng)性能。還有一種可重構(gòu)邏輯器件能夠為運行時可重構(gòu)技術(shù)提供支持，它被稱做多上下文（multi-context）器件。這種器件的特點在于，它將器件的多個配置文件存儲在芯片上，當(dāng)需要發(fā)生功能切換時，能夠在單周期內(nèi)完成器件的配置。但是這種器件技術(shù)目前尚未成熟。

軟/硬件任務(wù)的劃分。在可重構(gòu)計算系統(tǒng)中，存在著可重構(gòu)邏輯器件和通用處理器兩大部分。如何使一個應(yīng)用高效運行在可重構(gòu)計算系統(tǒng)上，首先就需要對應(yīng)用進(jìn)行任務(wù)劃分，將軟/硬件任務(wù)分別映射到通用處理器和可重構(gòu)邏輯器件上執(zhí)行。在任務(wù)的劃分中，要充分考慮到任務(wù)執(zhí)行的特征，把那些負(fù)擔(dān)繁重并且性能要求高的計算任務(wù)劃分為硬件任務(wù)，同時把那些不適合用硬件加速執(zhí)行的任務(wù)和對硬件資源進(jìn)行管理的任務(wù)劃分為軟件任務(wù)。軟/硬件任務(wù)間的通信是一個需要重點思考的問題。當(dāng)前的很多可重構(gòu)計算系統(tǒng)采用的都是軟/硬件任務(wù)非并行執(zhí)行的方式。當(dāng)軟件任務(wù)執(zhí)行到某個點的時候，會將應(yīng)用執(zhí)行的控制權(quán)交給可重構(gòu)邏輯器件，然后軟件任務(wù)會一直等待可重構(gòu)邏輯器件將計算結(jié)果和控制權(quán)返回給通用處理器再繼續(xù)執(zhí)行。這無疑降低了系統(tǒng)的性能。更先進(jìn)的做法是軟件任務(wù)可以和硬件任務(wù)并行執(zhí)行，兩者間以中斷或者其他方式互相通告狀態(tài)和傳遞數(shù)據(jù)。但是這么做會引入數(shù)據(jù)一致性、任務(wù)間同步等問題，加大了系統(tǒng)管理的難度。軟/硬件任務(wù)的劃分一直以來都是在嵌入式系統(tǒng)研究中的難點，它的好壞直接影響到了應(yīng)用的執(zhí)行性能，但至今還是缺乏成熟的算法支持。

任務(wù)調(diào)度的支持。任務(wù)調(diào)度是傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。在運行時可重構(gòu)計算系統(tǒng)中，調(diào)度算法的好壞也直接影響到系統(tǒng)性能的高低。特別是針對大規(guī)模應(yīng)用中的硬件任務(wù)不能夠一次性地配置到器件上的情況，任務(wù)調(diào)度顯得尤其重要。任務(wù)調(diào)度主要有兩個目的：一個是優(yōu)化器件的配置序列，另一個是充分利用器件上的資源。任務(wù)調(diào)度器應(yīng)該盡可能地將要同時執(zhí)行或者先后執(zhí)行次序比較緊密的任務(wù)一次性地調(diào)度到器件上，同時在將任務(wù)調(diào)出器件的時候也要考慮到任務(wù)是否會在后續(xù)執(zhí)行中又被使用到。調(diào)度器對配置序列進(jìn)行優(yōu)化，能夠減少配置過程帶來的時間開銷，減輕配置時間太長給系統(tǒng)帶來的瓶頸影響。器件上的資源是非常寶貴的，在任務(wù)繁重的時候應(yīng)該保證有盡可能多的資源加入到計算當(dāng)中。而且在對器件進(jìn)行部分配置的時候，也要重點考慮將那些當(dāng)前空閑的資源配置為新的功能，以減少后面可能會導(dǎo)致的“抖動”（器件上的現(xiàn)有功能被新的配置覆蓋后，應(yīng)用執(zhí)行過程又需要該功能時只能再次將該功能重新配置到器件上）。另外，如果應(yīng)用對于能耗要求較高，任務(wù)調(diào)度還需要注意到器件上各個時鐘域里的資源利用情況，可以將功能集中實現(xiàn)在某一區(qū)域以達(dá)到降低能耗的目的。在后續(xù)的運行時可重構(gòu)技術(shù)的研究探索中，還有可能涉及到軟/硬件任務(wù)遷移（migration）的情況，這就對調(diào)度器提出了更高的要求。

未來方向

上述是當(dāng)前的運行時可重構(gòu)計算技術(shù)研究中需要解決的幾個關(guān)鍵問題，國內(nèi)外已經(jīng)有很多的機(jī)構(gòu)都在潛心研究，希望能有所突破。雖然目前可重構(gòu)計算技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但是為了能夠?qū)⑺鼞?yīng)用到更廣闊的空間，還需要做更多的工作。

并行的可重構(gòu)計算系統(tǒng)架構(gòu)。雖然可重構(gòu)計算系統(tǒng)有著較高性能和極強(qiáng)的靈活性，但在很多應(yīng)用場合中，還是會碰到一些問題。首先還是器件問題。相對于通用處理器，當(dāng)前的主流可重構(gòu)邏輯器件的頻率仍舊較低，這就對進(jìn)一步加快應(yīng)用執(zhí)行性能產(chǎn)生了阻礙。其次，可重構(gòu)計算系統(tǒng)不能很好地處理大型應(yīng)用。因為系統(tǒng)處理能力和資源數(shù)量的約束，可重構(gòu)計算系統(tǒng)對于大型應(yīng)用的實現(xiàn)還存在著很多問題。最后是應(yīng)用領(lǐng)域的獨特需求。目前在很多可重構(gòu)計算系統(tǒng)適用的應(yīng)用領(lǐng)域中，如穿戴計算、汽車電子等，系統(tǒng)分布化已經(jīng)成為了趨勢，可重構(gòu)計算系統(tǒng)務(wù)必要能夠滿足應(yīng)用需求。基于以上幾點，開發(fā)并行的可重構(gòu)計算系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)成為今后必然的趨勢。并行的可重構(gòu)計算系統(tǒng)中包含有多個可重構(gòu)計算系統(tǒng)，它們彼此間以可重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)相連接。并行可重構(gòu)計算系統(tǒng)中存在著三個層次上的并行：第一是單個系統(tǒng)中可重構(gòu)邏輯器件上的多個硬件任務(wù)間的并行；第二是單個系統(tǒng)中通用處理器上的軟件任務(wù)和可重構(gòu)邏輯器件上的硬件任務(wù)間的并行；第三是各個系統(tǒng)間軟/硬件任務(wù)的并行。并行可重構(gòu)計算系統(tǒng)中還存在著兩個層次上的重構(gòu)：一個是單個系統(tǒng)內(nèi)部的器件重構(gòu)，另一個是各個系統(tǒng)間的互連重構(gòu)。并行可重構(gòu)計算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比傳統(tǒng)的分布式并行系統(tǒng)復(fù)雜很多，給系統(tǒng)管理和應(yīng)用帶來了很多新的難題。

統(tǒng)一的應(yīng)用開發(fā)模型。當(dāng)前可重構(gòu)計算系統(tǒng)沒有被廣泛應(yīng)用，還有一個很重要的因素就是現(xiàn)在的可重構(gòu)計算系統(tǒng)并沒有提供給應(yīng)用開發(fā)者統(tǒng)一的應(yīng)用開發(fā)模型。因為可重構(gòu)計算系統(tǒng)中有軟件任務(wù)和硬件任務(wù)的區(qū)分，而在應(yīng)用開發(fā)者中占絕大多數(shù)的軟件程序員們?nèi)狈τ布脚_的理解和編寫硬件任務(wù)的能力。同時，軟件程序員和硬件設(shè)計者之間的溝通又往往不夠充分。這些都導(dǎo)致了應(yīng)用開發(fā)者利用可重構(gòu)計算技術(shù)時的困難重重。又因為目前可以構(gòu)成可重構(gòu)計算系統(tǒng)的硬件資源門類繁多，在一個系統(tǒng)上開發(fā)的應(yīng)用缺乏良好的移植性，所以沒有一個很好的方法能夠幫助開發(fā)者們快速高效地開發(fā)應(yīng)用?；谝陨蟽牲c，現(xiàn)在需要做的是將可重構(gòu)計算系統(tǒng)的底層實現(xiàn)對應(yīng)用開發(fā)者透明化，通過提供給應(yīng)用開發(fā)者們統(tǒng)一的應(yīng)用開發(fā)模型，使他們能夠按照慣常的開發(fā)流程進(jìn)行可重構(gòu)計算系統(tǒng)上的應(yīng)用開發(fā)。他們編寫的代碼具有一定的可移植性，經(jīng)過可重構(gòu)系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境處理后，可以直接在相應(yīng)的可重構(gòu)計算系統(tǒng)上運行。這個“統(tǒng)一化”的過程是復(fù)雜和困難的，但是如果希望可重構(gòu)計算技術(shù)能夠深入人心，讓廣大應(yīng)用開發(fā)者認(rèn)可并使用可重構(gòu)計算技術(shù)，那么這個過程就是必需的。

可重構(gòu)計算技術(shù)是一項新興的能夠有效提高系統(tǒng)計算能力的技術(shù)。它的誕生是為了滿足人們對計算性能永無窮盡的需求，在很多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，可重構(gòu)計算技術(shù)的研究尚處于初級階段，還有很多技術(shù)難題沒有得到圓滿解決。但是在可以預(yù)見的將來，伴隨著可重構(gòu)邏輯器件技術(shù)的不斷進(jìn)步，可重構(gòu)計算技術(shù)一定能夠在更多的場合被應(yīng)用，發(fā)揮出更多的效用。