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面向服务的体系结构SOA是影响中国IT系统构建的主流思想之一，也是云计算、物联网以及软件产业发展的主要支持技术之一。将SOA的三层模型：需求层、服务层、应用层，通过片内只写总线映射到FPGA芯片上，搭建片内云框架，通过流程引擎和运算资源去组织实现功能集成电路，使其语义流程与语法元素均可重构，从而建立片内云应用系统架构。本文以遗传算法为应用实例，提出了3种片内云架构实现方案：①单通道SCA片内云：将遗传算法的适应度值计算、选择、交叉、变异等遗传运算封装为原子构件AC；定序器内部署两个数据存储器分别存放父代、子代个体，从父代存储器随机选取个体，并封装为消息发送给AC；AC接收到消息，进行遗传运算处理，得到子代个体，将其封装为消息，在返回给定序器；两个AC与定序器通过统一节点接口挂接在具有1个独占主节点的片内只写总线上，完成系统搭建。经仿真验证，系统数据传输时间远大于AC运算时间，导致AC处理两个任务之间空闲周期过多，还可容纳更多运算资源。②多通道MCA片内云：将①中片内只写总线的独占主节点BoW重复部署4次，每个主节点BoW部署两个AC，定序器同时向4个主节点BoW发送消息，4个主节点BoW部署的AC同时接收到消息，并行运算，实现高度并行的遗传算法。经仿真验证，MCA片内云方案可确保系统实现满负荷的并行处理，但重复部署主节点BoW，导致系统通讯量过大，定序器负载过重。③有记忆MA片内云：为减少系统通讯量与定序器负载，将父代子代存储器的读写控制操作和随机选取个体操作均加载到AC中，加大AC的运算时间，减少总线通信量。定序器负责将AC返回的子代个体重新封装为共享消息，再发送给AC。AC将共享消息中的子代个体保留到子代存储器内，待相关遗传运算使用。MA片内云中部署4个AC，每个AC均有保留子代个体的记忆结构且并行处理。基于MA片内云设计MA-EBoW片内云，经仿真验证，MA-EBoW片内云遗传进化一代所用时钟数最少，运行时间最短，遗传速率最高，资源占用较少。在Xilinx XV5VLX110T-1FF1136FPGA开发平台上，经遗传算法应用实例验证，三种片内云架构实现方案，均可靠有效。针对Matlab软件，其加速比最高可达14778倍，满足高速并行、粗粒度、松耦合、动态可重构特性的应用系统设计要求。