专利名称：可编程集成电路配置通信控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制器，尤其涉及一种在可编程集成电 路中实现输入输出数据与配置数据分离的通信控制器。
二背景技术：
现有的计算机处理器实际上通过指令的排列可构成无限个不 同的"有限状态机，，，从而能实现计算机的数值计算与非数值计
算。而现有的FPGA在一次编程中可构成一种"有限状态机"，需 要重新编程可构成另外一种"有限状态机"，而现有带SRAM配置 的FPGA需要几秒钟才能变换一种状态，即需要几秒钟才能由一种 "有限状态机"变换为另一种"有限状态机"，显然不能应用在 配置的处理器上。
可重构集成电路，可实现快速的重新可编程，可重构电路的 一部分电路或全部可编程电路，从而可构成无限种"有限状态机"， 从而实现了可重构计算机处理器，它是一种图灵机。
可重构指令计算机的由于采用进程级或进程级指令，因此其 执行程序的速度大大提高，利用长流水线处理，并行流水线，利 用面积换速度，执行速度能提高几个数量级。因为指令是可编程 的(即是可重构的)，前一条指令完成后其可编程逻辑电路又可 重新编程为另一条可编程功能指令，因此提高了芯片的资源利用 率，实现了硬件可重用。因为整个电路内电路是可重构的，电路的利用率高，基本无"闲置电路"，因此电路的利用率高。我们 知道数字电路的频率越高，其电路开关切换时的漏电流越大，电 源损耗也越多，数字集成电路的消耗底电源与其频率成指数上升。 由于采用进程级、线程级指令，计算机的处理速度大大加快，因 此计算机的主频也无需太高，因此可大大节省电能。
可重构指令计算机由可编程集成电路、随机存储器、硬盘、 非易失存储器或计算机网络、键盘、鼠标、显示器、输入数据流、 输出数据流组成。
在本设计中， 一种方案是指令流和数据流分开流入计算机，
配置指令数据流入到配置电路将可编程集成电路配置为功能处理 指令。用户数据流流入到处理器，经处理器处理后的数据流出计
算机。典型应用网络处理器、通信处理器、移动电话处理器等； 特别是对于下一代实时互联网用现在的处理器是无法实现的。
另 一种方案是存储程序，通过硬盘或计算机网络将指令流和 输入数据流输入计算机，由处理器的输入电路进行处理将配置数 据输入和用户数据分开，配置数据对可编程集成电i 各配置为一条 或多条指令，输入的用户数据由硬盘或计算机网络输入给处理器 进行处理，处理后的数据通过接口回存到硬盘或计算机网络。典 型应用构成通用的计算机，如PC机、服务器等通用计算机。 三
发明内容要解决的问题
为实现可重构指令计算机的用户数据和配置数据的混合存储问题，实现可重构指令计算机的程序存储，实现用户数据 检索，在线编译程序，实时下载。
技术方案
可重构指令处理器的配置电路接口 、用户数据输入接口 、 用户数据输出电路接口、硬盘接口、非易失性存储器接口、网 络接口通过通信控制器连接在一起；
通信控制器读取硬盘、其它非易失存储器、网络中的数据， 通过通信控制器连接可重构逻辑电路配置电路，对可重构指令 进行在线重新配置；
通信控制器连接硬盘、网络、非易失存储器，实现可重构 指令计算机的输入、输出数据与硬盘、非易失性存储器、网络 数据的互相交换；
通信控制器通过输入数据的标志来区分输入的数据是配 置数据还是用户数据，如果是配置数据，则通过配置电路将配 置数据配置到可重构集成电路中，如果是用户数据则将数据送 到可重构集成电路的用户数据输入端；
通信控制器对输入的数据按地址进行判断，若输入的数据 的地址在配置数据区的则通信控制器将其送到配置电路进行 配置，若输入的数据的地址在用户数据区的则通信控制器将其 送至可重构指令处理器的数据输入端，数据可一个字一个字的 传输，也可以是一个数据块传输。 有益效果通过对读取的数据字增加标志或通过不同的存储地址来 分离配置数据或用户数据，从而实现了程序存储，用户数据检 索，在线编译程序，实时下载。
四
图l可重构计算机系统结构框图
图2控制器原理框图
图3控制器按输入字的标志进行控制处理的流程图 图4控制器按地址进行控制处理的地址分配图
五具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式进行详细描述
说明可重构指令处理器的配置电路及通信控制电路简称 "通信控制器"或"控制器"，在权利要求中和说明书中均这样 表示。
实施例1可重构指令计算机系统组成
图1可重构计算机系统结构框图，101为随机存储器，可 为SRAM静态随机存储器、SDRAM同步随机存储器、DDR SDRAM 双倍时钟同步随机存储器。102为显示器，为CRT显示器、LCD 显示器、等离子显示器、有机发光显示器等。103为输入数据流， 将待处理的数据流入处理器。104为可重构集成电路，其集成电路的由可编程的LAB逻辑阵列块组成或可编程CAB可配置逻辑 模块构成。
105为输出数据流，将103输入的数据流处理完后，由105 输出；106为通信控制器，此通信控制器可在独立为集成电路单 独存储在可重构集成电路外，也可以是集成在可重构集成电路 中，见实施例2将控制器和可重构集成电路集成在一起；107为 键盘、鼠标。
108为输入、输出双向数据流是为硬盘等装置实现输入数 据、输出数据均存储器在硬盘等设备中，输入数据流为待处理 的数据，输出数据流为输入数据处理完成后产生的结果，数据 流为双向，在控制器的作用下实现，输入数据流和输出数据流 的控制、存储，其输入数据流与103输入数据流是等价的，输 出数据流与105的输出数据流是等价的，103、 105的输入、输 出数据流为通信处理器工作的典型模式，如移动通信处理器、 网络处理器、嵌入式处理器等；108为存储程序和数据的典型模 式，典型应用为PC处理器、大型计算机、嵌入式式处理器等。 将数据存储在硬盘、非易失存储器中，从而实现了程序存储， 用户数据;险索，在线编译程序，实时下载。
109为配置程序，为单向数据，实现将配置lt据由控制器配 置到可重构集成电路中。
110为输入数据、输出数据和可重构配置电路的配置数据的 混合数据；在控制器的控制下实现用户数据的输入、输出和配置数据的分离。
111为硬盘、其它非易失性存储器或网络接口，存放配置数 据、用户数据。
104可重构集成电路，是可重构指令计算机的核心，109为 配置数据输入端，将从硬盘、非易失性存储器、网络等的配置 数据，通过该接口配置到可重构集成电路中，将可重构指令集 成电if各配置为各种指令，用户从103 口或108 口输出的数据经 104可重构指令集成电路处理后的结果由105用户数据输出接口 输出或由108接口输出到硬盘、非易失存储器或网络接口中； 101随机存储器可暂存可重构指令处理器的中间结果；102显示 器按程序要求显示器数据；107键盘或鼠标用与向可重构指令计 算机输入数据或指令；106控制器将由lll硬盘、非易失性存储 器或网络数据分离，如果从111输入的是配置数据，将其分离 后送到109对可重构集成电路进行配置，如果是输入用户数据 将其分离后送到可重构集成电路的用户数据输入端，如果是108 送来的可重构集成电路的处理后的结果，则经控制分离后送到 111硬盘、其它非易失存储器或网络存储。
110为输入数据、输出数据和可重构配置电路的配置数据的 混合数据接口，硬盘与通信控制器接口可以是IDE接口、 SCSI 接口、 SATA接口、 USB接口；非易失性存储器与通信控制器的 接口可以是IDE接口、 SCSI接口、 SATA接口、 USB接口、电以 太网接口、光以太网接口、 El接口、 Tl接口、 SDH々妄口；网络与通信控制器的接口可以是电以太网接口、光以太网接口、 El 接口、 Tl接口、 SDH接口。
实施例2通信控制器
如图2所示，201为可重构集成电路；202为用户数据输出 数据通道；203为用户数据输入通道；204为可重构集成电路配 置电路，205为配置通道；206为控制的电路；207为硬盘、非 易失存储器、网络与可重构集成电路之间的双向通道，可传输 输入数据、输出数据、配置数据；208为硬盘、其它非易失性存 储器或网络。
通信控制器206可在程序或操作系统的控制下实现输入数 据、输出数据、配置数据的分离。
控制器电路可集成在可重构集成电路内，即控制器与可重 构集成电路集成在同一个芯片内；控制器也可以与可重构集成 电路为两个不同的芯片。
实施例3通信控制器的控制
控制器数据分离控制方法，在硬盘或非易失性存储器中或 网络中读出的用户数据或配置数据，并实现分离，并送往不同 的电路。如果是配置数据，则将配置数据分离送给配置电路对 可重构集成电路进行配置；如果是用户输入数据，则将数据传 送到可重构集成电路的输入电路，让可重构指令计算机进行处理。
用户数据和配置数据通过标准进行区分，在本实施例中，
存读取的数据字最高位"0"为配置数据，最高位为'T，为用 户数据，但不限于这种标准，只要标志能区分本数据是用户数 据或配置数据即可。
如图3所示为控制流程图，301流程开始；302为输入数据 字，将由硬盘、非易失存储器或网络上的一个数据字输入控制 器；303为判断输入的数据，控制器将输入的数据高位进行比较， 如果高位输入的标志为"1"，则本数据作为配置数据进行处理， 将本数据去掉标志位后，送入配置电路，由配置电路配置到可 重构指令处理器中，若高位输入的标志为"0"，则本数据作为 用户输入的数据进行处理，去掉标志后送往输入电路；304为配 置数据处理；305为用户数据处理；306有新数据输入码，如果 有新的数据输入，则转到302继续执行，若无新的数据输入则 结束本程序。
实施例4成批数据控制
如图4所示配置数据和用户数据在硬盘、非易失存储器是按 地址存储的，按地址译码实现地址的判断，产生控制信号控制 通信控制实现用户数据与配置数据的分离。
401为用户数据存储地址0x2000000-0x27fffff，402为配置 数据存储地址0x2800000-0x28fffff。将数据由硬盘、非易失存储器、网络中取出数据时，同时 将其存储器地址发送给通信控制器。若取出的数据地址在
0x2000000-0x27fffff范围内，则将通信控制器将数据送到可重 构指令处理器的数据输入端；若取出的数据地址在 0x2800000-0x28fffff范围内，则通信控制将数据送到可重构指 令处理器的配置电路对集成电路进行重新配置。
在本实施例中数据可一个字一个字的发送；也可以是一个 数据块发送，但不要将配置数据块和用户输入数据块作为一个 块来发送。
用户数据的地址与配置数据的地址是任意的，本实施例仅 为了说明的方便，设计两段地址，但本领域普通技术人员，可 以任意分配其配置数据的地址和用户数据的地址。
虽然结合附图对本发明的实施方式进行说明，但本领域普 通技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修 改。
权利要求1、一种可编程集成电路配置通信控制器，包括由可重构集成电路组成的可重构指令处理器连接用户数据输入/输出电路、硬盘、非易失性存储器、网络、随机存储器、键盘、鼠标、显示器；所述的可编程集成电路的通信控制器其特征是可重构指令处理器的配置电路接口、用户数据输入接口、用户数据输出电路接口、硬盘接口、非易失性存储器接口、网络接口通过通信控制器连接在一起；通信控制器读取硬盘、其它非易失存储器、网络中的数据，通过通信控制器连接可重构逻辑电路配置电路，对可重构指令进行在线重新配置。
专利摘要本实用新型专利涉及在可编程集成电路中实现输入输出数据与配置数据分离的通信控制器。为实现可重构指令计算机的用户数据和配置数据的混合存储问题，实现可重构指令计算机的程序存储，实现用户数据检索，在线编译程序，实时下载等问题。可重构指令处理器由配置电路接口、用户数据输入接口、用户数据输出电路接口、硬盘接口、非易失性存储器接口、网络接口通过通信控制器连接。通过对读取的数据字增加标志或通过不同的存储地址来分离配置数据或用户数据，从而实现了程序存储，用户数据检索，在线编译程序，实时下载。可广泛应用在PC机、普适计算、嵌入式处理器、通信处理器、网络处理机尤其是网格计算的处理器。
文档编号H04L29/02GK201150077SQ20072011362
公开日2008年11月12日 申请日期2007年8月23日 优先权日2007年8月23日
发明者华晓勤, 顾士平 申请人:顾士平