JP2002530780A

JP2002530780A - 再構成可能なプログラマブルロジックデバイスコンピュータシステム

Info

Publication number: JP2002530780A
Application number: JP2000584401A
Authority: JP
Inventors: スミス，スティーブン，ジェイ; サウスゲート，ティモシー，ジェイ
Original assignee: アルテラ・コーポレーション
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2002-09-17
Also published as: US6658564B1; US7171548B2; EP1351153A2; DE69910826D1; JP2011090710A; JP2014059905A; WO2000031652A2; WO2000031652A3; JP5050069B2; USRE42444E1; DE69910826T2; JP2012252712A; US20040098569A1; EP1138001B1; EP1351153A3; JP2010170572A; EP1351154A2; JP5509107B2; EP1138001A2

Abstract

(57)【要約】プログラマブルロジックに基づいた再構成可能なコンピュータシステムを提供する。アプリケーションを作成するためにシステム設計言語を使用する。アプリケーションは、ソフトウェア要素とプログラマブルロジックリソース要素とに自動的に分割される。システムリソースをスケジューリングおよび配分するために仮想コンピュータオペレーティングシステムが使用される仮想コンピュータオペレーティングシステムは、システム内のプログラマブルロジックリソースの能力を増加させるための仮想ロジックマネージャを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

この発明は、プログラマブルロジックデバイス技術に係り、より具体的には、
システムの能力を高められるように最適化して与えられたアプリケーションを実
施するようプログラマブルロジックが再構成されるコンピュータシステムに関す
る。

【０００２】従来のコンピュータ構造における唯一のプログラマブル要素はマイクロプロセ
ッサである。マイクロプロセッサは特定のアプリケーションに対応してカスタマ
イズすることができない固定的な命令セットをもって構成されている。マイクロ
プロセッサは、アプリケーションのいずれのソフトウェア実行機能をも仮想的に
実行させることができる点において柔軟である。しかしながら、所与の機能の実
行速度は、マイクロプロセッサ上において実行すると一般的に低下する。これは
、ソフトウェアで実行される機能はマイクロプロセッサの一般命令セットを使用
するにはかなり複雑なものであるためである。

【０００３】従来のコンピュータ構造によれば、ソフトウェアは通常限られた範囲のプラッ
トフォーム上でのみ動作する。アプリケーション技術者が所与のマイクロプロセ
ッサ上で動作するようにアプリケーションを作成することを決定した場合、アプ
リケーション技術者が使用することができる命令セットはマイクロプロセッサ上
に永久的に常駐するものの１つとして限定される。従ってアプリケーション技術
者は、アプリケーションがハードウェアプラットフォームに適しているか、また
はソフトウェアプラットフォームに適しているかを選択する必要がある。ハード
ウェアに基づいたシステムが非柔軟かつ非効率的であるためしばしばソフトウェ
アプラットフォームが好まれるが、多くの場合において、マイクロプロセッサ上
に常駐する一般命令セットが特定のタイプのアプリケーションソフトウェアに対
して不充分な性能をもたらす。例えば、グラフィックスを多用するアプリケーシ
ョンは、通常例えば３Ｄ処理等のアプリケーションのうちの特定のグラフィック
要素に特別に適したハードウェアを必要とする。ハードウェアプラットフォーム
用のプログラミングに関する複雑性を回避するため技術者はソフトウェアに頼る
が、これによってアプリケーションの速度が大幅に低下する危険性がある。

【０００４】最近、プログラマブルロジックデバイスに基づいた再構成可能なコンピュータ
の概念が提案された。再構成可能なコンピュータの目的は、カスタマイズするこ
とができるハードウェアを使用して並行性ならびに高速実行時間を提供すること
によって従来のコンピュータより性能を向上させることである。プログラマブル
ロジックデバイスを使用することによって柔軟性を増加させることができ、これ
はこの種のプログラマブルロジックデバイスがデバイス内に新しい構成データを
ロードすることによって再構成し得るためである。このことにより再構成可能な
コンピュータにおいて、従来のコンピュータのような単一の命令セットではなく
多数の命令セットを付加することができる。コンピュータが再構成可能なロジッ
クを使用する場合、一定数のハードウェアを使用してより多くの機能を実行する
ことができる。

【０００５】本発明の目的は、与えられたアプリケーションを処理するコンピュータの能力
を最適化するよう再プログラムすることができるプログラマブルロジックデバイ
スに基づいた、改善された再構成可能なコンピュータを提供することである。

【０００６】

【発明の概要】

本発明のこれらおよびその他の対象は、本発明の原理に従ってプログラマブル
ロジックに基づいた再構成可能なコンピュータシステムを提供することによって
解決される。

【０００７】再構成可能なコンピュータのアプリケーションを開発しているアプリケーショ
ン技術者は、そのコンピュータ上でどのリソースが使用可能であるかについて配
慮する必要はない。単一のプログラマブルロジックデバイスのサイズまたはプロ
グラマブルロジックデバイスの集合に基づいたハードウェア集約が使用される。
アプリケーションがコンパイルされると、ハードウェア内で実行されるアプリケ
ーションの機能は、プログラマブルロジックデバイスと同じサイズかまたはこれ
より小さいサイズの、構成データを含むブロックに分割される。

【０００８】再構成可能なコンピュータシステムは、モジュール式かつ拡張可能である。よ
り多くのハードウェアリソースが追加された場合、システムの性能が向上する。
増強された性能の利点を得るためにアプリケーションを再度コンパイルする必要
はない。

【０００９】ある実行時間中において使用可能なリソースに基づいて、どの手段が動作する
かを選択するために仮想のコンピュータオペレーティングシステムを使用する。
アプリケーション技術者が高レベルの言語を使用してプログラマブルロジックリ
ソースを使用する再構成可能なコンピュータシステム上で実行することができる
アプリケーションのためのハードウェア手段およびソフトウェア手段の両方を開
発することを可能にするソフトウェア開発ツールを提供することができる。これ
らのツールは関数からなるシステム設計言語によって書かれた特性を自動的に分
割しソフトウェア機能またはハードウェア機能に割り当てる分割手段を備えるこ
とができる。ソフトウェア機能およびハードウェア機能は、スレッドならびにプ
ログラマブルロジックリソース構成データにそれぞれコンパイルすることができ
る。これらのスレッドならびに構成データは、アプリケーションを実行するため
に実行時間中において仮想コンピュータオペレーティングシステムによって使用
することができる。

【００１０】再構成可能なコンピュータシステムは、アプリケーション技術者に対して１つ
のアプリケーションのための性能要件を特定するメカニズムを提供する。例えば
、グラフィックスアプリケーションは、単位時間にディスプレイスクリーン上に
描写される多辺形の数に応じて特定の処理量を必要とする。秒当りに百万の多辺
形を描写する必要がある場合、例えば、アプリケーション技術者は、仮想コンピ
ュータオペレーティングシステムに対して、多辺形を描写する機能が１μｓ以内
のその動作を完了させる必要があることを特定することができる。

【００１１】仮想コンピュータオペレーティングシステムは、このシステムを使用して動作
するアプリケーションの性能（ならびに個々の機能）をモニタする能力と、特定
のアプリケーションおよび個々の機能に対してより多くのリソースを再配分して
性能要件を満たすことを保持する能力を備えている。仮想コンピュータオペレー
ティングシステムは、特定の機能を実行する際においてシステムの能力に従って
この機能をソフトウェアバージョンで実行するかまたはハードウェアバージョン
で実行するかを決定することもできる。例えば、別の集中的な演算を要するアプ
リケーションを実行している際に多辺形描写機能を同時に実行することがスケジ
ュールされた場合、仮想コンピュータオペレーティングシステムによって実行さ
れる動的な構成が、いつリソースの配分を決定するか、およびソフトウェアバー
ジョンの多辺形描写機能を使用するかまたはハードウェアバージョンの多辺形描
写機能を使用するかを考慮することができる。

【００１２】プログラマブルロジックリソースの中からアプリケーションの機能を配分する
仮想コンピュータオペレーティングシステムが提供される。仮想コンピュータオ
ペレーティングシステムは、仮想コンピュータ核サービス要素を含むことができ
る。仮想コンピュータ核サービス要素は仮想ロジックリソースマネージャを含む
多様なリソースマネージャを含むことができる。

【００１３】実行時間中、特定の再構成可能なコンピュータシステムが仮想ロジック能力を
伴う仮想オペレーティングシステムを有する場合、仮想ロジックマネージャはプ
ログラマブルロジックリソースと二次記憶デバイスとの間におけるプログラマブ
ルロジック構成データおよびアプリケーション状態情報の交換を制御することが
できる。このことによって限られたリソースしか持たない再構成可能なコンピュ
ータシステムにおいて複雑なアプリケーションを実行することが可能になる。

【００１４】本発明のその他の詳細、特徴、ならびに種々の利点は、添付図面を参照しなが
ら以下に記述する好適な実施例の詳細な説明によって明らかにされる。

【００１５】

【好適な実施例の詳細な説明】

図１において、本発明に係る再構成可能なコンピュータシステムの全体的な構
造が概略図として示されている。再構成可能なコンピュータシステム５内のハー
ドウェアリソースは、プログラマブルロジックデバイス内で実行可能な中央演算
装置（ＣＰＵ）１６、実在のマイクロプロセッサ、またはこれらの要素の組み合
わせと、メモリ１２と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１８（プログラマブルロ
ジックデバイスまたはその他の適宜なデバイスに基づくものとし得る）と、相互
接続ネットワーク２２とからなる。

【００１６】プログラマブルロジックデバイスは、通常プログラマブルロジック領域、ルー
ティング構造、入力および出力領域、メモリ領域、ならびに構成記憶装置（すな
わちプログラマブルロジック領域内のロジック要素を構成するために使用される
構成データを記憶するためのメモリ）のアレーを備えている。プログラマブルロ
ジックデバイスによって実行されるロジック機能は、構成記憶装置内に蓄積され
た構成データ、構成記憶装置からロジック領域、ルーティング構造、入力および
出力領域、ならびにメモリ領域への接続によって決定される。構成記憶装置は、
例えば、実質的に無限回書き込むことができるスタティックＲＡＭに基づいたも
のとすることができる。他方、消去可能なプログラマブルＲＯＭデバイス等のプ
ログラマブルロジックデバイスの外部のデバイスを、プログラマブルロジックデ
バイスの内部スタティックＲＡＭに代えて構成記憶装置として使用することもで
きる。必要に応じて、実質的に回数を書き込むことができるその他のいずれかの
メモリまたは記録デバイスを使用することができる。従って、プログラマブルロ
ジックデバイスによって実行されるロジック機能は、無数回にわたって回路内で
変更することができる。好適なプログラマブルロジックデバイスの一例として、
カリフォルニア州サンノゼ市アルテラ社によるフレックスＥＰＦ１０Ｋ５０デバ
イスが挙げられる。この型式のプログラマブルロジックデバイスは単に例示的な
ものである。必要に応じて、その他の適宜な型式のプログラマブルロジックデバ
イスをシステム５内において使用することができる。必要であれば、プログラマ
ブルロジックデバイスは１つまたは複数の構成記憶装置の部分的な再構成を補助
することができる。

【００１７】不揮発ＲＡＭ１０は、初期化情報を記憶するために使用することができる。再
構成可能なコンピュータシステムに初めて電源が付加された際、コンピュータを
初期化するために初期化情報を使用することができる。このプロセスは“ブート
ストラッピング”として知られている。

【００１８】演算に使用されるメモリデバイスは、ＲＡＭデバイス１２とすることができる
。これは、スタティックまたはダイナミック集積回路メモリ技術によって形成す
ることができる。スタティックまたはダイナミックメモリ技術の選択は、このメ
モリによって実行されることを必要とする演算機能に基づいて決定することがで
きる。スタティックＲＡＭデバイスはダイナミックＲＡＭに比べて高速なアクセ
ス時間を有するが、記録セルごとにより多くのトランジスタを使用する上に、同
等な記録密度でもより高い製造コストを要する。所定の演算機能に対する好適な
メモリ技術の決定において、アクセス時間、密度、ならびにコストの組み合わせ
が要素となる。

【００１９】相互接続ネットワーク２２は、それぞれの物理的リソースを結合するワイヤ（
例えば、バス）として形成される。相互接続ネットワーク技術は、位相幾何を動
的に再構成することができるプログラマブルロジックデバイスまたはプログラマ
ブル相互接続デバイスを使用して形成することができる。この技術は、特定の演
算機能に対して最適化される。考えられるネットワーク位相幾何の例としては、
メッシュ、全または部分クロスバー、小集団、ハイパーキューブ、分散または共
有メモリ階層構造等が挙げられる。

【００２０】Ｉ／Ｏ接続２０は、再構成可能な演算アレーをキーボード、光学ディスプレイ
、等の外部機器、ハードディスクドライブ等の大量記憶装置に結合するか、また
は他の再構成可能または再構成不可能なコンピュータシステムを含んだコンピュ
ータネットワークに接続するワイヤによて形成することができる。

【００２１】必要であれば、プログラマブルロジックデバイスは、ロジックデバイス１４に
対する組み合わせあるいは連続ロジック機能か、マイクロプロセッサ１６に対す
るマイクロプロセッサ機能か、またはＩ／Ｏインタフェース１８に対するＩ／Ｏ
機能を実行するように使用することができる。これらの機能のうちのどれか、例
えばマイクロプロセッサ機能は、必要に応じて固定されたハードウェアによって
実行することができる。

【００２２】この種のシステムの拡張は、より多くのプログラマブルロジックデバイスの追
加を含むことができる。システムにプログラマブルロジックデバイスを追加する
に従って、処理能力が増加する。拡張性およびモジュール性によってプログラマ
ブルロジックデバイスリソースの増加が可能となり、結果としてシステム能力の
増加がもたらされる。

【００２３】メモリ１２は、アプリケーションならびにシステムプログラムおよびデータを
実行するためのメモリ階層構造を補助する。アプリケーションおよびシステムプ
ログラムは、マイクロプロセッサコードおよびプログラマブルロジックデバイス
構成データを含むことができる。

【００２４】プログラマブルロジックデバイスは、アプリケーションの継続中にのみ必要と
されるアプリケーション固有のＩ／Ｏデバイス１８を形成するよう構成すること
ができる。この種のデバイスは、イーザネットプロトコル、スモールコンピュー
タシステムズインタフェース（ＳＣＳＩ）プロトコル、周辺機器相互接続（ＰＣ
Ｉ）プロトコル、ビデオドライバプロトコル等のプロトコルを含むことができる
。

【００２５】相互接続ネットワーク２２は以下の機能を提供するために使用することができ
、それらは：プログラマブルロジックデバイス構成バス、アプリケーションメモ
リバス、およびＩ／Ｏバスである。各バスは独立して機能することができる。プ
ログラマブルロジック構成バスは、システム内において各プログラマブルロジッ
クデバイスを形成するために使用することができる。プログラマブルロジックデ
バイス構成アドレッシングモードに従って、このデータはプログラマブルロジッ
クデバイスのグループまたは個別のプログラマブルロジックデバイスに同時に伝
送することができる。アプリケーションメモリバスは、システムがプログラマブ
ルロジックデバイスのアレーとともに共有または分散メモリシステムを形成する
ことを可能にする。Ｉ／Ｏバスはプログラマブルロジックデバイスを外部のＩ／
Ｏデバイスに接続することを可能にする。

【００２６】不揮発メモリデバイス１０内の情報は、図２に示されているようにシステムを
ブートストラップするために使用される。ステップ３０においてシステムに電源
が投入されると、演算に使用されるプログラマブルロジックデバイスおよびＲＡ
Ｍ１２はいずれも前回の構成からの情報を維持しない。不揮発メモリ１０内に記
録された情報の目的は、ブートストラップマネージャをロードすることである（
ステップ）ブートストラップマネージャは、続いてステップ３４においてベーシ
ックＩ／Ｏサービス（ＢＩＯＳ）をロードし、ステップ３６においてパワーオン
自己検査診断プログラムをロードおよび実行し、ステップ３８においてオペレー
ティングシステム核をロードおよび実行することができる。

【００２７】不揮発メモリ１０内に記録されたブートストラップインストラクションは、ス
テップ３６中において演算リソース上で実行することができる。このリソースは
専用マイクロプロセッサ、マイクロプロセッサとして構成されたプログラマブル
ロジックデバイス、マイクロプロセッサと部分的にマイクロプロセッサとして構
成されたプログラマブルロジックデバイスとの組み合わせ、またはプログラマブ
ルロジックデバイスロジック回路とすることができる。リソースが専用のマイク
ロプロセッサである場合、不揮発メモリ１０は単にブートストラッププロセスを
実行するために必要とされるマイクロプロセッサインストラクションのみを含ん
でいる。プログラマブルロジックデバイスをマイクロプロセッサとして構成する
必要がある場合、不揮発メモリ１０はプログラマブルロジックデバイス構成デー
タならびにマイクロプロセッサインストラクションを含むことができる。その他
の場合、不揮発メモリ１０はロジック回路のためのプログラマブルロジックデバ
イス構成データを含むことができ、これはブートストラッププロセスを実行する
ために追加的なプログラムインストラクション必要とするものかあるいは必要と
しないもののいずれでも可能である。

【００２８】最終的なブートストラッププロセスはオペレーティングシステム核をロードす
ることである。このローディングプロセスはプログラマブルロジックデバイスを
使用して実行されるマイクロプロセッサのインストラクションのローディングを
含むか、またはプログラマブルロジックデバイスに対する構成のローディングを
含むことができる。いずれの構成（マイクロプロセッサおよびインストラクショ
ン、またはインストラクションを伴っているかあるいは伴わないロジック回路）
を使用しても、オペレーティングシステムは仮想コンピュータオペレーティング
システム（ＶＣ−ＯＳ）と呼称することができる。

【００２９】仮想コンピュータオペレーティングシステムの典型的な要素が図３に示されて
いる。図３の仮想コンピュータオペレーティングシステム４０は、従来のオペレ
ーティングシステムがランタイムマネージメントに関して提供していた基本的な
サービスを提供することができる。加えて、仮想コンピュータオペレーティング
システムは、プログラマブルロジックの使用に関してシステム５のサービスを補
助する。

【００３０】仮想コンピュータオペレーティングシステムは、与えられたアプリケーション
の機能が実行されることを保証するランタイムマネージメントツールを含んでい
る。例えば、ランタイムマネージメント機能は、システム設計レベルで特定され
た機能およびタイミング条件が満たされていることを保証する。

【００３１】例えば、マイクロソフトウィンドウズＮＴ等の従来のオペレーティングシステ
ムは、従来のコンピュータシステムにおいてランタイム中に使用可能なリソース
上において実行される機能をスケジューリングする。この種の従来のコンピュー
タシステム内のリソースは、アプリケーションプログラムの要求ならびにリソー
スの使用可能性に基づいてランタイム中に動的に再配分される。各リソースは、
物理メモリの再配分を行う仮想メモリマネージャ等のリソースマネージャを備え
る。従来のオペレーティングシステムにおける最も一般的なリソースマネージャ
は、ファイルシステムマネージャ、グラフィックスマネージャ、Ｉ／Ｏマネージ
ャ（大容量記録アクセスまたはキーボードあるいはマウス等のシンプルＩ／Ｏデ
バイスを操作するため）、ネットワークマネージャ、および仮想メモリマネージ
ャである。

【００３２】本発明によれば、仮想コンピュータオペレーティングシステム４０は、仮想コ
ンピュータオペレーティングシステム４０とこの仮想コンピュータオペレーティ
ングシステム４０のために書かれたアプリケーションとの間のインタフェースを
提供するアプリケーションプログラムインタフェース４４を備えている。仮想コ
ンピュータオペレーティングシステム４０は、さらにリソースマネージメント機
能を提供する核サービス４２を含んでいる。システム内の各サービスはリソース
マネージャを有することができる。例えば、ファイルリソースはファイルシステ
ムマネージャ４６によって操作することができる。グラフィックスリソースはグ
ラフィックスマネージャ４７によって操作し、Ｉ／ＯリソースはＩ／Ｏマネージ
ャ４８によって操作し、ネットワークリソースはネットワークマネージャマネー
ジャ５０によって操作し、仮想メモリリソースは仮想メモリマネージャ５２によ
って操作することができる。再構成可能なコンピュータシステムは仮想ロジック
を有することができ、これは仮想ロジックマネージャ５４によって管理すること
ができ、この仮想ロジックマネージャはアプリケーションによって形成されシス
テム５内の限られたプログラマブルロジックリソースにアクセスする要求を処理
するものである。

【００３３】従来のオペレーティングシステムは、ＲＡＭの制限を克服するために仮想メモ
リに依存する。仮想メモリは、ランタイムデータを一時的に保存するために二次
記憶装置（ハードディスク等）を使用することができ、そうでない場合このデー
タは一次記憶装置（ＲＡＭ等）に記録される。アプリケーションによって機能お
よびデータが要求されると、オペレーティングシステムは要求されたデータがそ
の時点で仮想メモリ内に記録されているかどうかを判断し、もし記録されている
場合、そのデータを物理メモリ内にある他のアプリケーションのためのデータを
その時点で仮想メモリから要求されている機能およびデータに置き換える。

【００３４】しかしながら、本発明に係る仮想ロジックマネージャは、プログラマブルロジ
ックデバイスのランタイム配分を行うことができる。仮想ロジックマネージャは
、多様なアプリケーションが要求するプログラマブルロジック内で実行される機
能のランタイム要件を満たすものである。１つのアプリケーションは、要求を処
理するために存在するプログラマブルロジックデバイスを使用して処理される以
上の機能を要求することがあり得る。従って、仮想ロジックマネージャは、プロ
グラマブルロジック内で実行される機能のランタイム交換を管理する必要がある
。

【００３５】従来の仮想メモリマネージャは、比較的少ない量の物理メモリを比較的大量の
論理メモリとしてアプリケーションに対して提供していた。これは、物理メモリ
内外のメモリページを二次記憶装置（通常はローカルハードディスク）に対して
（またはここから）ランタイム交換することによって達成される。本発明に係る
仮想ロジックマネージャ５４を使用すれば、比較的少ない量の物理プログラマブ
ルロジックデバイスをアプリケーションに対しては比較的大量の論理プログラマ
ブルロジックデバイスとして提供することができる。これは、仮想ロジックマネ
ージャ５４を使用してプログラマブルロジックデバイス構成メモリ（すなわち、
構成ストア）内外のプログラマブルロジックデバイス構成データおよび状態情報
を二次記憶装置（通常ローカルハードディスクドライブ）に対して（またはここ
から）ランタイム交換することを実施することによって達成される。

【００３６】図４には、システム内で実行する機能をロードするプロセスが示されている。
このプロセスは、機能が実行される時間に使用される最適の機能手段（ソフトウ
ェアまたはハードウェア）を選択するために使用される。

【００３７】使用可能なシステムのハードウェア処理バンド幅ならびに使用可能なシステム
のソフトウェア処理バンド幅がステップ１５０において決定される。ソフトウェ
ア処理バンド幅は、システム内の全てのマイクロプロセッサが休止中で機能を実
行していない時間の総量から算出される。ハードウェア処理バンド幅は、システ
ム内の非使用のプログラマブルロジックリソースと使用されているプログラマブ
ルロジックリソースがデータを処理していない時間の総量とに基づいて計算され
る。

【００３８】機能のために必要とされるハードウェア処理バンド幅ならびに機能のために必
要とされるソフトウェア処理バンド幅は、ステップ１５２において決定される。
これらの要求は、アプリケーション技術者によって絶対要求として特定されるか
、または前記の実行される機能に並んで付加された追加的な小機能を実行する際
のシステムの性能に基づいて特定することができる。この小機能はステップ１５
２で実施することができるとともにシステムの性能を測定することができる。

【００３９】ステップ１５４において、要求されるソフトウェア処理バンド幅がシステム内
で使用可能なバンド幅より小さいかどうかが判断される。要求されるソフトウェ
ア処理バンド幅がシステム内で使用可能なバンド幅よりも小さい場合、ソフトウ
ェア手段がシステムにロードされステップ１６０においてマイクロプロセッサ上
で実行される。ソフトウェア手段がハードウェア手段よりも少ないシステムリソ
ースを使用するため、この選択がなされる。

【００４０】ソフトウェア処理バンド幅が適正でない場合、ステップ１５６においてハード
ウェア手段が評価される。使用可能なハードウェアバンド幅が許容可能である場
合、ステップ１６２において機能がシステム上にロードされてプログラマブルロ
ジックリソース上で直接的に実行される。ステップ１５６において、使用可能な
ハードウェアのバンド幅が許容不可能であると判断され、さらにステップ１５８
において性能要求が“ハード”でありつまり性能要求を満たす必要がある場合、
ユーザに対してエラーメッセージが提供されステップ１６４において機能（およ
びその親機能）のロードが中止される。要求が“ハード”でない場合、ステップ
１６２において機能がロードされ、低減された性能レベルで実行される。

【００４１】いずれかの機能手段がシステム内にロードされた後（どの機能が優先度が低い
ものでありこの優先度の低い機能を必要に応じて除去するかどうかを決定するた
めに通常の手段を使用し）、システム内の機能の性能がステップ１６６でモニタ
される。バンド幅を処理するシステムの機能に対して与えられた優先度は、要求
されるバンド幅と実現される実際のバンド幅との差に比例する。

【００４２】優先度マネージメントプロセスによってリソース配分に対して新しい機能がス
ケジューリングされると、仮想コンピュータオペレーティングシステムのリソー
ス再配分ルーチンによって実施される第１のステップは、機能の拘束を満たすこ
とができるリソースが存在するかどうかを判断することである。このようなリソ
ースが存在する場合、このリソースが前記機能に対して配分される。存在しない
場合、物理リソースのプール内に存在する最適の候補が適宜な代替法則を使用し
て検索される。例えば、あるアプリケーションの所定の機能を実行するために再
構成することが可能なプログラマブルロジックリソースが不充分であると判断さ
れた場合、仮想コンピュータオペレーティングシステムは再構成が不要なハード
ウェアリソース（例えば、専用マイクロプロセッサまたはＣＰＵとして動作する
よう構成されたプログラマブルロジックデバイス）を使用して所与の機能を実行
し得ることを保証するために使用することができる。仮想コンピュータオペレー
ティングシステムは、マイクロプロセッサ上で機能を実行する前に適正なソフト
ウェアバージョンの機能がアプリケーション技術者によって提供されているかど
うかを保証することができる。

【００４３】機能の拘束に従って、適宜な置換法則が使用され、これはファーストインファ
ーストアウト、ラストリーセントリユースド、またはラストフリークェントリユ
ースドを含んでいる。ランタイムマネージメントシステムがリアルタイムインタ
ラプト処理プロセス等の優先度の高い機能を検出した際、極端なケースとして１
番目の最適なリソースのオンデマンド交換があり得る。

【００４４】リソース配分およびスケジューリングに関連して、従来のコンピュータ構造の
オペレーティングシステムによるランタイムリソースマネージメントは、ＣＰＵ
スケジューリングのための種々の技術を含んでいる。ワンバイワンベーシック上
のコンピュータシステム操作アプリケーション（ならびに同じアプリケーション
下の個々の機能）を有することは極めて非効率的となり得る。与えられたいずれ
かの時間に処理される与えられたいずれかの時間に処理されるタスクに応じて、
いくつかのリソースが拘束され、一方その他のリソースはアイドルとなり得る。
結果は極めて遅いコンピュータとなる。これに対応して、従来のオペレーティン
グシステムの殆どにおいては徐々にＣＰＵスケジューリングのコンセプトが適用
されるようになってきた。

【００４５】従来のコンピュータシステムにおけるＣＰＵスケジューリングは、リソースを
配分しシステムによって処理される全ての機能の順序がスケジューリングされる
。ＣＰＵスケジューリングの目的は、安定したマルチタスク環境を形成すること
である。この環境は、優先度、Ｉ／Ｏ遅延による機能停止、または各機能を処理
する順序を決定付けるために使用されるその他の要因等の各要因の組み合わせに
基づいてＣＰＵリソースをアルゴリズム的に配分することによって形成される。
例えば、マイクロプロセッサがユーザの入力を待つ点に到達している機能を処理
する場合、従来のオペレーティングシステムのＣＰＵスケジューリング特性は、
ユーザの入力が可能になるまでの間マイクロプロセッサのリソース（同様に他の
使用可能なシステムリソース）を使用する可能性のある他の機能を提供すること
ができる。ユーザの入力が可能になった際、最初の機能がシステム内で休止状態
になっていた際に放棄していたリソースを再び使用する。

【００４６】本発明によれば、１つまたは複数のマイクロプロセッサ上においてプログラマ
ブルロジックデバイスが完全または部分的に構成される再構成可能なコンピュー
タシステムにおいて、スケジューリングシステムの機能は従来のＣＰＵスケジュ
ーリングシステムと比べていくらか異なった作用をもたらす。従来のＣＰＵスケ
ジューリングはマイクロプロセッサリソースを各機能に対して配分し、プログラ
マブルロジックスケジューリングはプログラマブルロジックリソース（そのうち
のいくつかとすることもできる）を各機能に配分する。プログラマブルロジック
リソースはマイクロプロセッサとしてプログラムする必要はないが、所要の機能
、例えばＩ／Ｏ機能、グラフィックス機能、ネットワーク機能等を実行するよう
にプログラムすることができる。再構成可能なコンピュータのオペレーティング
システム内のこの種の特徴の目的は、複数グループのプログラマブルロジックリ
ソース中において多様なタスクを同時に処理するタスクを管理することを補助す
ることである。他方、従来のコンピュータのオペレーティングシステムにおいて
、ＣＰＵスケジューリング能力の第一の目的は、与えられたある時点において能
動である種々のタスクによって高い処理能力が要求されるために生じるマイクロ
プロセッサの停止を削減することである。

【００４７】再構成可能なコンピュータに対する典型的なスケジューリングは、プログラマ
ブルロジックリソースを各アプリケーション機能に配分することができるタイム
マルチプレクシングを使用することができる。このことは、予め設定された時間
間隔における異なった機能間の切換えを含むことができる。重要な例外は、リア
ルタイムインタラプトとＩ／Ｏ機能である。

【００４８】再構成可能なコンピュータシステムにおいてリソースが休止状態になりすぐに
配分される機能が１つもスケジューリングされていない場合、機能先取りが、機
能が要求される前にプログラマブルリソースを構成データとともにロードし得る
ようにするためのプログラマブルロジックリソース構成オーバヘッドに関連する
時間コストを最小化することを補助する。

【００４９】プログラマブルロジックデバイスをロードすることに関連する時間コストは、
現在市販されているプログラマブルロジックデバイスにおいてミリ秒の単位であ
る。必要であれば、プログラマブルロジックデバイスを構成するために必要とさ
れる時間は、増加されたパイプラインおよび並列性をデバイス上において使用す
ることによって縮小（例えば、ナノ秒の単位まで）することができる。

【００５０】従って、一群のプログラマブルロジックリソースに基づいた再構成可能なコン
ピュータシステムは、システム内で使用することができるプログラマブルロジッ
クの数が比較的大きいため、比較的大きな処理能力を備えると言う利点を有する
。再構成可能なシステムにおいて、より多くの処理能力が必要とされる場合、単
に相互接続ネットワーク上により多くのプログラマブルロジックデバイスを追加
すれば良い。システムにより多くのプログラマブルロジックデバイスを追加した
後アプリケーションを再度コンパイルする必要はなく、これはランタイムマネー
ジャが新しいハードウェアを自動的に検出してランタイム実行能力の中に組み込
むからである。これらのデバイスの全てが仮想コンピュータオペレーティングシ
ステムを使用して制御および監視される。

【００５１】ソフトウェア設計者によって設定された最小および最大機能実行目標は、リソ
ース配分に対してスケジューリングされた次の機能を決定することができる。加
えて、その時点で実行している機能の優先度もスケジューリングされる次の機能
の決定に使用される。

【００５２】本発明の別の特徴は、プログラマブルロジックデバイスのデフラグメント能力
である。従来のコンピュータにおいて、ハードドライブ等の記憶装置はドライブ
上のリソースが継続的に配分および消去されることによって生じる問題を防止す
るためにデフラグメントすることが可能であった。従来のハードドライブ上の消
去されたスペースは、連続する大きなスペースを必要とする機能に対して再配分
するために充分なスペースを有してないことがあり得る。本発明によれば、単一
のプログラマブルロジックデバイスの部分構成をデフラグメントするためにプロ
グラマブルロジックデフラグメンテーションを使用することができる。これによ
って、予め配分された多数の小さなプログラマブルロジックの領域を使用可能な
プログラマブルロジックのより大きな稼動領域を形成するために再配分すること
が可能になる。このことは、プログラマブルロジックの多様な部分への特定の各
スイッチに対して再構成データを再配分して所要のプログラマブルロジックデバ
イス機能を提供することを含んでいる。

【００５３】本発明の別の特徴は、ソフトウェア開発に関するものである。ソフトウェア開
発プロセスは、演算システムを使用する重要な部分である。複雑な機能を実行す
るとともにユーザが演算システムと相互交信するための複雑なインタフェースを
形成することが重要である。最も一般的な開発ツールは、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋、ＡＤＡ、ＬＩＳＰ、ＣＯＢＯＬ、ＶＩＳＵＡＬＢＡＣＩＣ等の高級プログラム言語を含んでいる。ソフトウェア開発プロセス中における一貫性を保持するため、再構成可能なコンピュータシステムに対する高級言語は、従来の高級プログラミング言語の原理を使用して設計されている。

【００５４】アプリケーションは、通常複数の機能を備えている。例えば、グラフィックを
多用するアプリケーションは、ある機能をレンダリングサーフェイスのために使
用し、その他の機能を光線追跡のために使用することができる。仮想コンピュー
タオペレーティングシステムは、プログラマブルロジックデバイスリソースをア
プリケーションの機能に対して配分する。

【００５５】ユニットハードウェア概念が使用される。すなわち、アプリケーションエンジ
ニアは、そのアプリケーションを実行するいずれかの特定のシステムがいくつの
プログラマブルロジックデバイスリソースを有しているかを考慮する必要はない
。むしろ、少なくとも１つのプログラマブルロジックデバイスの最小リソース要
求に従って、全てのリソースを使用可能とする概念が形成される。

【００５６】このことは、図５Ａに示されている。ハードウェア機能１８１はユニットハー
ドウェア概念（すなわち、このアプリケーションに対するハードウェア描写言語
は、ハードウェア１８２のユニットとして示されているプログラマブルロジック
リソースまたはプログラマブルロジックリソースの集合体内で実行される構成デ
ータのブロックにコンパイルされると仮定する）に基づいてＨＤＬコンパイラ１
８０によってコンパイルされる。ユニットハードウェア１８２は、例えば、単一
のプログラマブルロジックデバイスまたは単一のプログラマブルロジックデバイ
スの一部分とすることができる。ＨＤＬコンパイラ１８０は、構成データを伴っ
たＶＣ−ＯＳ１８４を構成データのブロックの形式で提供し、ここで各ブロック
はユニットハードウェア１８２に適合するものである。ＶＣ−ＯＳ１８４は必要
に応じてプログラマブルロジックデバイスリソースを前記のブロック（これらが
機能を形成し、さらにこれがアプリケーションを形成する）に配分する。

【００５７】図５Ａの例において、ＶＣ−ＯＳ１８４はアプリケーションのブロック１に配
分されたプログラマブルロジックリソース１８６を有し、アプリケーションのブ
ロック２に配分されたプログラマブルロジックリソース１８８を有し、・・・ア
プリケーションのブロックｎに配分されたプログラマブルロジックリソース１９
０を有する。ロジックリソース１８０，１８８，および１９０等のロジックリソ
ースは、それぞれ単一のプログラマブルロジックデバイスに基づくか、それぞれ
プログラマブルロジックデバイスの一部分に基づくか、それぞれそのようなデバ
イス構成組み合わせに基づくか、またはそれぞれ他の好適なロジックリソースに
基づくものとすることができる。配分されるリソースはシステム毎あるいはある
システムにおいてもランタイム毎に変化することができるが、ＨＤＬコンパイラ
１８０は不変のユニットハードウェア概念に基づいてアプリケーションをコンパ
イルすることができる。仮想ロジックマネージャは、特定のプログラマブルロジ
ックリソースが限られている場合、その中の構成データのブロックを交換するこ
とができる。さらに、図５Ｂに示されているように、ＶＣ−ＯＳは１つのプログ
ラマブルロジックデバイスリソースを複数の構成データのブロックに配分するこ
とができる。

【００５８】図６には、高レベルの設計仕様またはアルゴリズムのコンパイル、ならびに再
構成可能なハードウェア構造上での実行が詳細に示されている。仕様（アルゴリ
ズム）７０、拘束のセット７４、およびリソースライブラリ７６がソフトウェア
開発ツール１９２上に入力として提供される。仕様は、システム設計言語で書く
ことができる。仕様において、アプリケーション技術者はシステム設計言語によ
って提供されるツールを使用してアプリケーションを書くだけで良い。アプリケ
ーション技術者は、システム設計言語によって作成された機能のソフトウェアバ
ージョンならびにハードウェアバージョンを考慮する必要はない。分割手段７２
は仕様７０をソフトウェア機能７８およびハードウェア機能８０に分割すること
ができる。その結果、各機能は完全にソフトウェア上（例えばマイクロプロセッ
サ）で実行するか、完全にハードウェア上（例えばプログラマブルロジックデバ
イス）で実行するか、またはそれらの組み合わせとすることができる。それぞれ
の機能的分割部分に対してソフトウェア操作およびハードウェア操作の両方が形
成され、これは所要の部分手段を実行する決定がランタイムが開始するまで遅延
する可能性があるからである。システム設計言語プロファイラは、システム設計
言語コード上で実行され重要なパスの分析および区分の割当てを行うこともでき
る。

【００５９】分割操作は拘束７４を考慮に入れることもできる。２つの一般型式の拘束７４
が存在する。第１に、システム設計言語仕様７０の機能的限界は、機能間のタイ
ミング関係を含むことができ、機能間に並行または連続的拘束が存在することも
可能である。第２に、コスト関数はリソースライブラリ７６内のハードウェアリ
ソースを使用することに関連付けられる。リソースライブラリ７６は、使用可能
な各ハードウェアリソースついての詳細を含んでいる（一般的にこれらはマイク
ロプロセッサ、メモリ、およびプログラマブルロジックデバイス）。これらは、
計算速度、待ち時間、ならびにリソースの応答時間あるいは時間のコスト関数（
通常はソフトウェア手段に対する）、エリア（通常はハードウェア手段に対する
）、または通信（時間およびエリアの両方にまたがる）等を含むことができる。

【００６０】適合しなければならない拘束を“ハード”拘束と定義することができる。ハー
ド拘束の１例は、リアルタイムＩ／Ｏまたはインタラプトプロセスを含む拘束で
ある。“ソフト”拘束と定義される拘束もあり得る。ソフト拘束の１例は、スプ
レッドシート内の等差関数に関連付けられた拘束である。これらの等差関数が特
定の時間内に実行されることは重要でなく、これらの機能が高速に実行されるこ
とと、アプリケーションの使用が簡便になることが重要である。

【００６１】リソースライブラリ７６は、各種のリソースの特性を記している。例えば、マ
イクロプロセッサは特定のインストラクションセットおよびデータパス幅等の特
性を有し、メモリは特定のデータパス幅を有し、プログラマブルロジックデバイ
スは特定のロジック容量ならびにＩ／Ｏカウントを有することができる。分割ツ
ール７２はリソースライブラリ７６ならびに拘束７４の特性を考慮するが、ある
システム内に各リソースがそれぞれ何個存在するかは考慮することができない。
ランタイムリソースマネージャは、実行中のアプリケーションからの要求に従っ
て機能分割を使用可能なハードウェアリソースにマッピングする必要がある。

【００６２】一度システム設計言語仕様７０がソフトウェア機能７８とハードウェア機能８
０とに分割されると、これらの機能の間においてパラメータの伝送が可能になる
ようインタフェース機能８６が形成される。これらのインタフェース機能８６は
、メモリマッピングされたハードウェア機能８０にパラメータを書き込むソフト
ウェア手段とするか、またはプログラマブルロジックデバイス内にハードディス
クインタフェース回路を構成してファイルシステムの形成を可能にすることを含
むことができる。

【００６３】全ての機能について、ハードウェアならびにソフトウェア手段の両方を備える
必要はない。アプリケーション技術者は、ソフトウェアおよびハードウェアの全
ての機能を作成することができ、両方を作成できる人とどちらか一方のみを作成
できる人が存在する。しかしながら、最適な組み合わせの機能ならびに手段を選
択する際にオペレーティングシステムに柔軟性を与えるために両方のバージョン
を有することが好適である。

【００６４】各機能に分割した後、ソフトウェアおよびハードウェア内の各要素は物理的実
行技術にマッピングする必要がある。このことは、高級言語コンパイラ８２を使
用してソフトウェア機能７８をスレッド８８にコンパイルし、ハードウェア表記
言語コンパイラ８４を使用してハードウェア機能８０を構成パターン９０にコン
パイルすることを含んでいる。このステージにおいて、例えば一定増加（等差お
よび幾何学の両方）、強度低下（例えば、ａ＋ａ＝２＊ａ、これは考えれるコス
ト積算段を除去する）、パイプライン化、またはリソース共有等の多様な最適化
および節約技術が適用される。

【００６５】実行可能な最後のコードイメージ（ソフトウェアおよびハードウェア機能なら
びにパラメータアドレスを有するリンカ９２）は、主機能と動的に連結された機
能を有し、それらの全てがソフトウェアまたはハードウェア、あるいはその両方
において実行される。システム設計言語分割手段７２によって形成されるこれら
の機能および拘束７４は、仮想コンピュータオペレーティングシステム９４への
入力である。

【００６６】他方、図７に示されているように、仕様をソフトウェア要素およびハードウェ
ア要素に分割することによって、ユーザは設計の流れを単純化することができる
。この流れは、機能的タイミング拘束はまったく受け継がない（これはシステム
設計言語によって書かれてないためである）。必要であれば、拘束を考慮に入れ
ることも可能である。制御の主的な流れはマイクロプロセッサ１３０（またはマ
イクロプロセッサとしてプログラムされたプログラマブルロジックデバイス）上
において実行され、これはプログラマブルロジック１３２上に存在する機能を呼
び出すことができる。

【００６７】マイクロプロセッサ１３０またはプログラマブルロジックデバイス１３２のい
ずれかを目的とするアルゴリズム機能は、プログラマブルロジック１３２内で実
行される機能のために、高級言語１１４によって書くことができ、高級言語−ハ
ードウェア記載言語コンパイラ１１８を使用してハードウェア記述言語に変換さ
れる。ソフトウェア機能とハードウェア機能との間でパラメータを伝送するため
のインタフェース機能１１２も高級言語で書かれている。

【００６８】高級言語コンパイラ１１６は、ソフトウェア機能１１０をコンパイルするとと
もに、リンカ１２４内のハードウェア記載言語コンパイラ１２０からの構成デー
タ１２６に連結されているスレッド１２２を形成する。これらの機能は、その後
仮想コンピュータオペレーティングシステム１２８によって使用される。

【００６９】使用可能なリソース、アプリケーション技術者のインストラクション、および
拘束に基づいて、仮想コンピュータオペレーティングシステムは、特定のアプリ
ケーションを実行するためにソフトウェア手段、ハードウェア手段、またはその
組み合わせのいずれかを使用するかを決定することができる（実行時間中または
ソフトウェア実行中のいずれか）。このことにより、ソフトウェア上で実行する
ためにより適した機能がソフトウェアを使用して実行されるため極めて効果的な
処理が可能となり、他方プログラマブルロジックハードウェアデバイスに適した
機能はプログラマブルロジックリソースを使用して実行される。

【００７０】以上の記述は単に本発明の原理を説明する目的のものであり、当業者において
は本発明の視点および概念を逸脱することなく種々の設計変更をなし得ることが
理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る説明的な再構成可能なコンピュータシステムを示すブロック線図
である。

【図２】本発明に係る再構成可能なコンピュータのブートプロセス内に含まれる代表的
なステップを示すフローチャートである。

【図３】本発明に係る再構成可能なコンピュータの代表的なオペレーティングシステム
核サービスを示すブロック線図である。

【図４】本発明に係る再構成可能なコンピュータ内へ機能をロードするために仮想コン
ピュータオペレーティングシステムによって使用される代表的なステップのフロ
ーチャートである。

【図５Ａ】本発明に従って、仮想コンピュータオペレーティングシステムがユニットハー
ドウェアに対して設計されたアプリケーションをどのように使用し、コンピュー
タシステム内の１つまたは複数のプログラマブルロジックリソースをアプリケー
ションの機能に対してどのように配分するかを示す概略図である。

【図５Ｂ】本発明に従ってプログラマブルロジックリソースがどのように複数の機能に対
して配分されるかを示す概略図である。

【図６】本発明に係る再構成可能なコンピュータの代表的なソフトウェア開発の流れを
示すブロック線図である。

【図７】本発明に係る再構成可能なコンピュータのための単純化された代表的なソフト
ウェア開発の流れを示すブロック線図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年２月８日（２００１．２．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】最近、プログラマブルロジックデバイスに基づいた再構成可能なコンピュータ
の概念が提案された。この種のシステムは、例えば、欧州特許第Ａ−０８０１３５１号公報（インタナショナルコンピュータリミテッド）に記載されており、これは再構成可能な回路を有する内蔵周辺機器コントローラを開示している。この種のシステムは、さらに国際特許出願第ＷＯ９４／１０６２７号公報（ギガオペレーションズコーポレーション）にも記載されており、これは再構成可能な回路を有する分散プロセッシングユニットを開示している。“プログラマブルハードウェアデバイスソフトウェアアクセレーション”（エドワード・Ｍ・Ｄ氏等によるＩＥＥ会報：コンピュータおよびデジタル技術、ＧＢ、ＩＥＥ、１９９６年第１４３刊第１号、第５５−６３頁、ＸＰ０００５５４８２０号、ＩＳＳＮ：１３５０−２３８７）および米国特許第５６８４９８４号公報には、ハードウェアに基づいた機能を実行するために使用されるプログラマブルハードウェアが開示されている。再構成可能なコンピュータの目的は、カスタマイズすることができる
ハードウェアを使用して並行性ならびに高速実行時間を提供することによって従
来のコンピュータより性能を向上させることである。プログラマブルロジックデ
バイスを使用することによって柔軟性を増加させることができ、これはこの種の
プログラマブルロジックデバイスがデバイス内に新しい構成データをロードする
ことによって再構成し得るためである。このことにより再構成可能なコンピュー
タにおいて、従来のコンピュータのような単一の命令セットではなく多数の命令
セットを付加することができる。コンピュータが再構成可能なロジックを使用す
る場合、一定数のハードウェアを使用してより多くの機能を実行することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サウスゲート，ティモシー，ジェイアメリカ合衆国、カリフォルニア 95134、サンホセ、イノベーションドライブ 101、ケアオブアルテラコーポレーションＦターム(参考） 5B076 EB02 EC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つのプログラマブルロジックデバイス上で実施
される中央プロセッシングユニットと；この中央プロセッシングユニットに結合され、所与のアプリケーションを処理
するためにコンピュータシステムの能力を最適化するよう再構成可能なプログラ
マブルロジックとからなる、再構成可能なコンピュータシステム。
【請求項２】プログラマブルロジックに結合された不揮発メモリをさらに
備え、この不揮発メモリはブート局面においてプログラマブルロジックによって
使用される初期構成データを記録する請求項１記載の再構成可能なコンピュータ
システム。
【請求項３】プログラマブルロジックに結合されたランダムアクセスメモ
リをさらに備え、このランダムアクセスメモリはデータならびに状態情報を記録
する請求項１記載の再構成可能なコンピュータシステム。
【請求項４】プログラマブルロジック内で実行される入出力回路をさらに
備え、この入出力回路は中央プロセッシングユニットならびにプログラマブルロ
ジックに結合される請求項１記載の再構成可能なコンピュータシステム。
【請求項５】所与のアプリケーションを実行させるためにコンピュータシ
ステムの能力を最適化するよう再構成可能なプログラマブルロジックを備え、こ
のプログラマブルロジックは追加的なプログラマブルロジックのインストールを
実行するように適応し、この種の追加的プログラマブルロジックがインストール
されている時はアプリケーションを再コンパイルすることなくアプリケーション
の実行中の性能が増大する、再構成可能なコンピュータシステム。
【請求項６】所与のアプリケーションを処理するためにコンピュータシス
テムの能力を最適化するよう再構成可能なプログラマブルロジックリソースを備
える再構成可能なコンピュータ用のソフトウェアを開発するためにソフトウェア
開発ツールを使用する方法であり：アプリケーションのハードウェア機能およびソフトウェア機能を形成するため
にシステム設計言語を使用し；アプリケーションをランタイム中に存在するソフトウェア機能およびハードウ
ェア機能に分割する、ことからなる方法。
【請求項７】再構成可能なコンピュータは少なくとも１つのプログラマブ
ルロジックデバイス上で実行される中央プロセッシングユニットとこの中央プロ
セッシングユニットに結合されたプログラマブルロジックとを備え、プログラマ
ブルロジックは所与のアプリケーションを処理するためにコンピュータシステム
の能力を最適化するよう再構成可能である請求項６記載の方法。
【請求項８】再構成可能なコンピュータはマイクロプロセッサ上で実行さ
れる中央プロセッシングユニットとこの中央プロセッシングユニットに結合され
たプログラマブルロジックとを備え、プログラマブルロジックは所与のアプリケ
ーションを処理するためにコンピュータシステムの能力を最適化するよう再構成
可能である請求項６記載の方法。
【請求項９】再構成可能なコンピュータは部分的にマイクロプロセッサ上
で実行されるとともに部分的にプログラマブルロジックデバイス上で実行される
中央プロセッシングユニットとこの中央プロセッシングユニットに結合されたプ
ログラマブルロジックとを備え、プログラマブルロジックは所与のアプリケーシ
ョンを処理するためにコンピュータシステムの能力を最適化するよう再構成可能
である請求項６記載の方法。
【請求項１０】プログラマブルロジックリソースの特性上の分割手段に対
して情報を提供するためのリソースライブラリ使用することをさらに含む請求項
６記載の方法。
【請求項１１】プログラマブルロジックリソースの特性上および再構成可
能なコンピュータ内のメモリの特性上の分割手段に対して情報を提供するための
リソースライブラリ使用することをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項１２】ユニットハードウェア概念に基づいて作成およびコンパイ
ルされたハードウェア機能を形成することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１３】分割手段を使用してハードウェア機能およびソフトウェア
機能を自動的に分割することをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項１４】ハードウェア機能およびソフトウェア機能を手動で分割す
ることをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項１５】所与のアプリケーションを実行させるためにコンピュータ
システムの能力を最適化するよう再構成可能なプログラマブルロジックリソース
を含む再構成可能なコンピュータのリソースを管理する方法であり：仮想ロジックマネージャを使用してプログラマブルロジックリソースの配分を
管理する方法。
【請求項１６】再構成可能なコンピュータは少なくとも１つのプログラマ
ブルロジックデバイス上で実行される中央プロセッシングユニットとこの中央プ
ロセッシングユニットに結合されたプログラマブルロジックとを備え、プログラ
マブルロジックは所与のアプリケーションを処理するためにコンピュータシステ
ムの能力を最適化するよう再構成可能である請求項１５記載の方法。
【請求項１７】再構成可能なコンピュータはマイクロプロセッサ上で実行
される中央プロセッシングユニットとこの中央プロセッシングユニットに結合さ
れたプログラマブルロジックとを備え、プログラマブルロジックは所与のアプリ
ケーションを処理するためにコンピュータシステムの能力を最適化するよう再構
成可能である請求項１５記載の方法。
【請求項１８】再構成可能なコンピュータは部分的にマイクロプロセッサ
上で実行されるとともに部分的にプログラマブルロジックデバイス上で実行され
る中央プロセッシングユニットとこの中央プロセッシングユニットに結合された
プログラマブルロジックとを備え、プログラマブルロジックは所与のアプリケー
ションを処理するためにコンピュータシステムの能力を最適化するよう再構成可
能である請求項１５記載の方法。
【請求項１９】仮想ロジックマネージャを使用してプログラマブルロジッ
クリソース配分を行っている間に二次記憶装置とプログラマブルロジックリソー
スとの間において構成データを交換することをさらに含む請求項１５記載の方法
。
【請求項２０】複数の機能を有する所与のアプリケーションを実行させる
ためにコンピュータシステムの能力を最適化するよう再構成可能なプログラマブ
ルロジックリソースを含むコンピュータ内のリソースを管理する方法であり：アプリケーションの所与の一機能を実行するために再構成することが可能なプ
ログラマブルロジックリソースが充分に在るかどうかを判定するために仮想コン
ピュータオペレーティングシステムを使用し；ランタイム中におけるアプリケーションの性能を計測するとともに計測された
性能を規定の性能要件と比較するために仮想コンピュータオペレーティングを使
用し；計測された性能と規定の性能要件との比較に基づいてアプリケーションの複数
の機能にプログラマブルロジックリソースを配分するために仮想コンピュータオ
ペレーティングを使用し；計測された性能と規定の性能要件との比較に基づいてアプリケーションの所与
の機能に対してハードウェア手段を使用するかまたはソフトウェア手段を使用す
るかを決定するために仮想コンピュータオペレーティングを使用することからな
る方法。
【請求項２１】再構成可能なコンピュータは少なくとも１つのプログラマ
ブルロジックデバイス上で実行される中央プロセッシングユニットとこの中央プ
ロセッシングユニットに結合されたプログラマブルロジックとを備え、プログラ
マブルロジックは所与のアプリケーションを処理するためにコンピュータシステ
ムの能力を最適化するよう再構成可能である請求項２０記載の方法。
【請求項２２】再構成可能なコンピュータはマイクロプロセッサ上で実行
される中央プロセッシングユニットとこの中央プロセッシングユニットに結合さ
れたプログラマブルロジックとを備え、プログラマブルロジックは所与のアプリ
ケーションを処理するためにコンピュータシステムの能力を最適化するよう再構
成可能である請求項２０記載の方法。
【請求項２３】再構成可能なコンピュータは部分的にマイクロプロセッサ
上で実行されるとともに部分的プログラマブルロジックデバイス上で実行される
中央プロセッシングユニットとこの中央プロセッシングユニットに結合されたプ
ログラマブルロジックとを備え、プログラマブルロジックは所与のアプリケーシ
ョンを処理するためにコンピュータシステムの能力を最適化するよう再構成可能
である請求項２０記載の方法。
【請求項２４】アプリケーションが複数の機能を含み、プログラマブルロ
ジックリソースのうちの単一の１個を所与の機能を構成する複数ブロックの構成
データに配分することをさらに含む請求項２０記載の方法。
【請求項２５】アプリケーションが複数の機能を含み、プログラマブルロ
ジックリソースのうちの単一の１個を所与の機能を構成する単一ブロックの構成
データに配分することをさらに含む請求項２０記載の方法。
【請求項２６】仮想コンピュータオペレーティングシステムは仮想ロジッ
クを使用するシステムに基づくものである請求項２０記載の方法。
【請求項２７】仮想コンピュータオペレーティングシステムは仮想ロジッ
クを使用しないシステムに基づくものである請求項２０記載の方法。