随着微电子技术和计算机技术的发展,实时电路可重构技术(动态重构)逐渐成为国际上计算系统研究中的一个新热点。它的出现使过去传统意义上硬件与软件的界限变得模糊,让软件拥有了硬件的高性能,又让硬件具备了软件的灵活性。但是目前动态重构计算系统在实际的应用过程中仍然存在着不少问题,比如在实际开发的中,应用程序开发人员需要去理解硬件接口细节,管理硬件加速器的配置以及软硬件之间通信。这对开发人员来说非常繁琐,降低了开发效率;还有传统的可重构系统的操作系统缺乏对可重构资源动态的管理,这不利于可重构资源的充分利用。为了解决这些问题,本文设计并实现了一种支持可重构硬件透明编程的操作系统,它通过系统调用封装了底层硬件细节,让程序设计者可以以透明的方式开发应用程序。在该方法中,硬件加速模块以硬件函数的形式封装,并形成硬件函数库。操作系统通过定义系统调用函数以及相应的接口,实现系统对硬件函数调用的支持,使程序设计者能够像调用普通库函数一样调用硬件函数。另外,操作系统记录和管理可重配置资源的使用,提高硬件资源利用率和整个系统的性能。在完成透明编程模型的改进之后,本文设计了一个实验来测试这个系统。在同样的环境下,软件函数与硬件函数得出的结果完全吻合,这就表明本系统能够支持硬件函数,也就是说,能够支持硬件透明编程。从实验得出的数据显示硬件函数要比软件函数运行平均要快21.6倍(包括通信和参数标准化时间)。虽然硬件函数的配置时间较长,但是可以通过使用配置预取和配置重用等比较容易实现的技术来改进。因此,本系统不仅支持可重构硬件透明编程,而且能够在设计方法上保证系统性能的提升。