本文關(guān)鍵詞：可擴(kuò)展64核處理器關(guān)鍵技術(shù)研究—片上網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)體系及LTE實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：近年來(lái),多媒體、通信、信息安全及云計(jì)算等嵌入式應(yīng)用不斷進(jìn)入人們的視野,并漸漸地融入人們的日常生活。這些應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議不斷地更新?lián)Q代,催生了人們對(duì)靈活可配置的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方式的研究。本文設(shè)計(jì)的多核處理器是一個(gè)面向這些特定應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)平臺(tái),為了更加緊密地適應(yīng)各個(gè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)流動(dòng)和運(yùn)算特點(diǎn),本文采用了全局網(wǎng)格-局部星形的片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?高性能的簇內(nèi)分布式共享存儲(chǔ),以及支持異步時(shí)鐘域的簇間事務(wù)級(jí)共享存儲(chǔ)等設(shè)計(jì)。本文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下：(1)新型片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?4核處理器的開發(fā)著眼于更加緊密地與特定應(yīng)用相結(jié)合,并有效平衡面積、性能與功耗。隨著芯片核數(shù)的持續(xù)增加,傳統(tǒng)的基于全局網(wǎng)格的片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所占據(jù)的面積變得難以接受。為此,本文提出一種全局網(wǎng)格-局部星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在不損失網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的前提下有效地控制了芯片面積。(2)高性能簇內(nèi)共享存儲(chǔ)設(shè)計(jì)64核處理器采用了基于嚴(yán)格一致性的分布式簇內(nèi)共享存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方案,在此基礎(chǔ)上提出了直接訪問(wèn)存儲(chǔ)通信機(jī)制,以片上網(wǎng)絡(luò)為媒介實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)搬移。結(jié)合合理的后端布局和物理設(shè)計(jì)方法,整個(gè)芯片的存儲(chǔ)體系具有高效的特點(diǎn),所有的訪存操作都是單周期完成。(3)簇間事務(wù)級(jí)共享存儲(chǔ)方案對(duì)于像通信、多媒體等領(lǐng)域的流應(yīng)用,僅使用一個(gè)簇內(nèi)的核往往是不夠的。而實(shí)現(xiàn)簇間數(shù)據(jù)的傳輸除了使用片上網(wǎng)絡(luò)之外,編程者更傾向于使用一種編程簡(jiǎn)單的、支持大數(shù)據(jù)塊的高效傳輸模式。因此,本文提出了一種具有同步功能的支持異步時(shí)鐘域之間的簇間事務(wù)級(jí)共享存儲(chǔ)方案,具有良好的編程移植性和較高的同步及傳輸效率。(4)芯片實(shí)現(xiàn)與LTE應(yīng)用實(shí)例自前端設(shè)計(jì)驗(yàn)證完成之后,本文進(jìn)一步采用TSMC 65nm GP工藝實(shí)現(xiàn)后端設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)工作。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款包含8個(gè)簇,每個(gè)簇內(nèi)融合了8個(gè)MIPS處理器核和一些加速器單元的64核處理器芯片。芯片面積為4663.4*4790um2,時(shí)鐘頻率為1GHz,在此工作頻率下,單個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)的功耗為21.4mW。進(jìn)一步地,本文基于所設(shè)計(jì)的多核處理器實(shí)現(xiàn)了LTE下行接收鏈路載頻同步及FFT的映射方案,并達(dá)到了目標(biāo)性能。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP332

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