计算机工程与科学 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (10): 1726-1736.
荣培涛,曾坤,李开,张甜,王永文
RONG Peitao,ZENG Kun,LI Kai,ZHANG Tian,WANG Yongwen
摘要: 随着处理器设计规模的不断增长,周期精确模拟技术面临挑战:传统的软件模拟器通常速度缓慢,而硬件仿真加速平台往往价格昂贵,这限制了大多数学术和工业研究团队的使用。使用FPGA来加速周期精确模拟被视为一种极具潜力的手段。近年来出现的利用FPGA进行模拟加速的开源平台FireSim,不仅整合了FPGA加速模拟领域之前的研究成果,还克服了一系列关键障碍。然而该方案仍存在FPGA资源利用率不足问题,尤其是模型映射后BRAM资源占用过多,限制了模拟规模的进一步扩展。为了解决这一问题,提出了新的FPGA模拟加速平台资源管理与优化技术,包括识别BRAM资源占用的自动化流程和2种映射策略:将占据BRAM的部件迁移到URAM,以减轻压力,同时通过分散重构和资源敏感映射实现资源均衡使用。这些技术使得单块FPGA上的仿真规模从16核增加到32核,理论上可扩展至64核,且几乎不损失原模型的模拟速度,有效增强了现有平台的模拟规模拓展性,对于推动FPGA加速技术在大规模全系统仿真场景下的应用具有重要意义。