动态可重构处理器专利技术综述

2015-10-31狄晓斐

中国科技纵横 2015年15期

关键词：粗粒度专利技术申请量

狄晓斐

（国家知识产权局专利审查协作江苏中心，江苏苏州　215000）

动态可重构处理器专利技术综述

狄晓斐

（国家知识产权局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215000）

动态可重构处理器技术是一种可以在运行时动态的改变计算单元阵列功能的新型处理器架构，其结合了指令流驱动处理器的功能灵活性和数据流驱动处理器的高能量效率，是未来新型计算的重要发展方向。本文通过分析动态可重构处理器技术历年专利申请趋势、发展脉络、优缺点等，从多个角度对动态可重构处理器的专利技术进行了综述。

动态可重构处理器配置信息数据流

1　动态可重构处理器技术概述

以指令流驱动为特征的处理器具有很强的灵活性，但是整体性能和功耗不理想。相对应的数据流驱动处理器执行速度快，功耗低，但灵活性和扩展性差。而可重构计算是一种将两者的优势结合在一起的计算方式，在多个芯片关键指标之间具有更好的平衡。

可重构计算是目前的研究热点，但术语甚至概念却不尽相同。本文以能够在运行时动态改变电路功能的动态可重构处理器为研究对象，对相关的专利技术申请进行分析和研究。

2　动态可重构处理器技术专利实证分析

本文将主要从申请时间、申请国别以及技术分支等方面对动态可重构处理器技术进行专利信息实证分析。通过关键词和分类号以CNABS、SIPOABS和DWPI检索平台为入口，形成本文分析的中英文专利申请共100篇文献。

2.1申请时间和数量

通过对上述专利申请进行分析，近几十年来，动态可重构处理器技术领域的研究越来越活跃，年度申请量成增加趋势。把研究目标转向这种新型的处理器架构的高校、科研单位和企业将越来越多，可以肯定未来动态可重构处理器技术的年度申请量还将保持快速、稳定的增长趋势。

2.2专利产出国和数量

通过对上述专利申请的产出国进行分析可知，美国占据了主要地位，其申请量占到了总申请量的33%，位居全球申请量的榜首。同时，日本和中国的专利申请量也很可观，分别以占全球申请量29%和28%的比例排名第二和第三。

2.3主要技术分支和数量

针对动态可重构处理器技术专利申请的研究，主要分为四个技术分支：（1）以粗粒度可重构阵列为特征的动态可重构处理器技术，简称为DRP（dynamically reconfigurable processor）；（2）将动态可重构阵列与传统处理器融合的技术，简称DRP+CPU；（3）针对某个特殊应用领域的动态可重构处理器技术，简称“特定应用领域”；（4）以现场可编程门阵列为特征的动态可重构技术，简称FPGA（field programmable gate array）。不同年份各技术分支的申请量如图1所示。

从图1可知，动态可重构处理器技术的研究主要集中在DRP和特定应用领域的研究，并且根据申请量的发展趋势，至少未来几十年，研究者仍会把主要精力集中在这两项技术的改进和创新上。

3　动态可重构处理器专利技术的主要分类与分析

3.1以粗粒度可重构阵列为特征的动态可重构处理器技术

以粗粒度可重构阵列为特征的动态可重构处理器作为一种新型的处理器架构，其实现难点在于整体的硬件架构的优化、配置信息的生成、表达、存储以及应用等。比如：公开号为US6090174A，US2007/0074001A1等专利申请对以粗粒度可重构阵列为特征的动态可重构处理器的硬件架构进行研究。公开号为US6871341B1，CN101587467A等研究配置信息高效的作用到运算单元阵列。

3.2将动态可重构阵列与传统处理器融合的技术

近年来，随着高性能的专用硬件的不断完善，把其嵌入到处理设备中以提高整个系统的效率受到了研究者们的关注。申请号为US2010/0174884A1，特开20111-160424A等均对将动态可重构阵列与传统处理器融合的技术进行研究。

3.3针对某个特殊应用领域的动态可重构处理器技术

对于诸如媒体处理（包括音频、视频、语音、图形、图像等）、通信基带处理、加解密运算等应用领域的动态可重构处理器技术研究的主要特点是计算密集、数据间依赖关系较弱、运算形式规则且具备较强并行性、控制流和数据流能够有效分离等。公开号为US4825359，US4748585均研究动态可重构处理器技术在数学运算方面的应用；EP0417861A2，US2006/0271610A1均研究动态可重构处理器技术在信号处理方面的应用。

3.4以现场可编程门阵列为特征的动态可重构技术

现场可编程门阵列为动态可重构处理器技术提供了必要的硬件实现手段，使得可重构计算从概念走向产品，对以现场可编程门阵列为特征的动态可重构技术的研究主要集中在提高配置效率、提高其灵活性以及安全等方面。比如公开号为U S 5 6 0 0 8 4 5 A、WO2009/039566A1均对以现场可编程门阵列为特征的动态可重构技术进行研究。