自20世纪80年代以来，随着各种可重构技术的出现，一种建立在电路重构原理上的可重构计算成为国际学术界研究的热点，基于可重构计算概 念的可重构计算机更是目前高性能计算机研究的一个重要方向。学术界逐渐达成的一个共识认为，由动态可重构协处理器阵列组成的多核CPU将是未来高性能计算机的主要特征，它集成了多核技术、分布式计算技术、可重构技术等重要前沿技术。其中，作为核心技术之一的可重构协处理器的重构模式研究具有重要的战略意义。 可重构协处理器的重构模式可分为两个大的类别：阵列并行模式和流水模式。两种重构模式的硬件基础都是相似的可重构单元组成的阵列，但至今尚未见到将两种模式统一在一起的报道。本文首次尝试了这项工作，设计了一款兼有上述两种工作模式的动态可重构协处理器——DReAC(Dynamically Reconfigurable Array Coprocessor)。论文详细阐述了DReAC的结构、重构方式以及阵列的优化技术，同时也研究了DReAC的应用问题。 论文从下列角度研究了DReAC本身： ·给出了DReAC的结构模型和行为模型，在此基础上建立了一个完整的可重构协处理器，为整个论文的工作提供了研究平台； ·研究了DReAC协处理器的主要组成部分：全局管理器、可重构处理单元和可重构计算阵列之间的有效整合问题，建立了一套独立的2级重构管理机制，该机制赋予DReAC强大的MIMD(Multiple Instruction Multiple Data)数据处理能力，同时赋予DReAC丰富多样的重构形式； ·设计了全局管理器的功能，定义了控制指令字格式； ·讨论了可重构处理单元的逻辑功能与优化过程，并定义了可重构处理单元的配置指令格式； ·研究了可重构计算阵列内部互连网络的拓扑形式和优化问题； ·建立了有回绕2维网格结构模型，并使用该模型研究在不同延迟情况下的阵列利用率，为探索可重构阵列的参数优化提供了实验依据。 论文从下列角度研究了DReAC的应用问题： ·初步探讨了应用算法在DReAC协处理器中运行的优化问题，建立了可重构计算阵列的利用率模型，并使用该模型作为工作模式选择的判据，为各种应用问题选择在DReAC中的最佳实现方式提供了依据，并通过实验证明了该判据的有效性； ·利用DReAC实现了几种典型算法，并与同类可重构协处理器的性能做了对比。实验结果显示DReAC协处理器的性能全面超过了同类其他系统。 最后，文中还指出了DReAC协处理器有待完善的地方，为下一步研究工作指明了方向。