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Many image-processing algorithms require several stages to be processed that cannot be resolved by embedded microprocessors in a reasonable time, due to their high-computational cost. A set of dedicated coprocessors can accelerate the resolution of these algorithms, alt hough the main drawback is the area needed for their implementation. The main advantage of a reconfigurable system is that several coprocessors designed to perform different operations can be mapped on the same area in a time-multiplexed way. This work presents the architecture of an embedded system composed of a microprocessor and a run-time reconfigurable coprocessor, mapped on Spartan-3, the low-cost family of Xilinx FPGAs. Designing reconfigurable systems on Spartan-3 requires much design effort, since unlike higher cost families of Xilinx FPGAs, this device does not officially support partial reconfiguration. In order to overcome this drawback, the paper also describes the main steps used in the design flow to obtain a successful design. The main goal of the presented architecture is to reduce the coprocessor reconfiguration time, as well as accelerate image-processing algorithms. The experimental results demonstrate significant improvement in both objectives. The reconfiguration rate nearly achieves 320 Mb/s which is far superior to th e previous related works.

En el mercado existen multitud de microprocesadores capaz de realizar multitud de tareas muy variadas, sin embargo, todos ellos tienen una limitación, el hardware, ya que éste no puede ser modificado una vez se fabrica la placa. En este aspecto, las FPGA tienen mucho que decir al respecto, dado que gracias a lo que se conoce como softcore, es posible diseñar un microprocesador en lenguaje VHDL capaz de comportarse de la forma deseada, incluyendo en este diseño los periféricos y utilidades deseadas como memoria caché, unidad de gestión de memoria, coma flotante, etc. Además, cuando se emplea el termino FPGA, normalmente se piensa en un sistema embebido, capaz de ejecutar una aplicación una y otra vez a una velocidad elevadísima, aquí es donde entra en juego el softcore Microblaze, diseñado por Xilinx, ya que permite añadir a una simple FPGA la capacidad e ejecutar un sistema operativo como puede ser Linux. Este proyecto se centra en el diseño de un softcore capaz de ejecutar un kernel Linux y los periféricos asociados al mismo, pasando para ello por diferentes puntos del diseño, que van desde la creación del procesador propiamente dicho, pasando por la inclusión de periféricos de utilidad, y la creación de un sistema operativo muy básico capaz de ser cargado en la memoria RAM de la FPGA y ejecutado para tener un sistema operativo completamente funcional, que finalmente ejecute una aplicación de control sobre los diferentes periféricos.