本文關鍵詞：多核系統(tǒng)存儲結構優(yōu)化技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在片上多核系統(tǒng)中,多核處理器與片外存儲器間數(shù)據(jù)交互頻繁。片上網(wǎng)絡(NoC)通訊技術為片內多核并行計算和訪存提供了條件,多核系統(tǒng)迫切需要支持多個訪存任務并行操作的高效的存儲系統(tǒng)結構。目標多核系統(tǒng)使用層次化的存儲系統(tǒng),以局部緩解片上計算與片上訪存之間的差異。本文結合并行訪存技術與數(shù)據(jù)預取技術對目標系統(tǒng)存儲結構進行優(yōu)化,借鑒時間片輪轉調度算法,利用存儲器接口兩側帶寬差,實現(xiàn)了訪存任務在SDRAM側分時獨享、用戶側并行操作的目標。在上述研究的基礎上,本文設計實現(xiàn)了一種支持多通道隨機分配的并行訪存存儲器接口(Random Distribution Multi-Access Memory Interface, RMAMI),并利用片上存儲器完成數(shù)據(jù)預讀取操作,充分利用片外存儲器帶寬,發(fā)揮NoC的并行性,提高了目標系統(tǒng)性能。論文的主要工作如下：1.對RMAMI設計原理進行分析,提出了RMAMI設計方案,討論設計中各種工作機制,如各仲裁機制選取、時間間隙切換機制、數(shù)據(jù)通道隨機分配機制、基于進程的數(shù)據(jù)預取機制等。2.根據(jù)設計方案對RMAMI進行硬件原型設計,實現(xiàn)了讀寫通道數(shù)目按需分配,數(shù)據(jù)端口擇優(yōu)分配的目標。使用片上存儲器作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū),利用空閑數(shù)據(jù)通道完成數(shù)據(jù)預取操作,緩解了數(shù)據(jù)斷流問題,進一步提高了片外存儲器帶寬利用率。3.將RMAMI集成到目標多核系統(tǒng)中,替換原系統(tǒng)中的MAMI存儲器接口,映射具有不同訪存計算比的任務,討論了RMAMI設計對數(shù)據(jù)傳輸并行度及任務性能的影響。硬件實驗結果表明,RMAMI接口和MAMI接口相比,對于大訪存計算比類型的任務,性能平均提升21.1%；對于小訪存計算比類型的任務,性能平均提升3.0%;對于僅執(zhí)行數(shù)據(jù)訪存操作的矩陣轉置任務,性能平均提升9.7%。綜上,本文設計的支持預讀取的RMAMI存儲器接口能夠有效地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿卸?提升系統(tǒng)性能,完全實現(xiàn)了預期設計目標。
【關鍵詞】：多核系統(tǒng) 并行訪存 數(shù)據(jù)預取 存儲帶寬 任務映射
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-22
• 1.1 技術背景17-18
• 1.2 研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.1 存儲系統(tǒng)結構介紹18
• 1.2.2 數(shù)據(jù)預取技術介紹18-19
• 1.3 主要研究內容19-20
• 1.4 課題來源20
• 1.5 論文結構20-22
• 第二章 存儲器接口設計環(huán)境和要求22-29
• 2.1 系統(tǒng)簡介22-24
• 2.1.1 控制部分22
• 2.1.2 通訊部分22-23
• 2.1.3 運算部分23-24
• 2.1.4 接口部分24
• 2.2 存儲器接口布局24-25
• 2.3 存儲器接口設計要求25-28
• 2.3.1 訪存機制25-28
• 2.3.2 存儲器接口設計要求28
• 2.4 目標系統(tǒng)存儲結構28
• 2.5 本章小結28-29
• 第三章 支持數(shù)據(jù)預取的并行訪存接口設計方案29-42
• 3.1 設計方案簡介29-30
• 3.2 起始地址管理和請求仲裁機制30-31
• 3.2.1 起始地址管理機制30-31
• 3.2.2 請求仲裁機制分析31
• 3.3 通道數(shù)目和讀寫數(shù)據(jù)通道分配31-34
• 3.3.1 存儲器側帶寬32
• 3.3.2 用戶側帶寬32-33
• 3.3.3 數(shù)據(jù)通道數(shù)目分析33
• 3.3.4 讀寫數(shù)據(jù)通道分配33-34
• 3.4 數(shù)據(jù)預取關鍵問題分析34-35
• 3.4.1 預取時機的選擇34
• 3.4.2 預取地址的確定34-35
• 3.5 時間片切換機制和數(shù)據(jù)安全策略35-38
• 3.5.1 時間片輪轉調度算法35-36
• 3.5.2 分時訪存原理36
• 3.5.3 多通道并行訪存接口結構模型36-37
• 3.5.4 時間片大小的確定和數(shù)據(jù)通道切換37-38
• 3.6 異步FIFO設計38-40
• 3.6.1 讀寫緩沖FIFO38-39
• 3.6.2 讀寫數(shù)據(jù)FIFO39
• 3.6.3 地址FIFO39-40
• 3.7 數(shù)據(jù)端口沖突問題分析40-41
• 3.8 本章小結41-42
• 第四章 支持數(shù)據(jù)預取的并行訪存接口設計實現(xiàn)42-59
• 4.1 存儲器接口整體架構42-43
• 4.2 各關鍵模塊設計43-55
• 4.2.1 網(wǎng)絡接口單元43-45
• 4.2.2 訪存請求管理單元45-46
• 4.2.3 預讀取判斷單元46-49
• 4.2.4 數(shù)據(jù)通道管理單元49-53
• 4.2.5 數(shù)據(jù)端口管理單元53-54
• 4.2.6 任務切換管理單元54-55
• 4.3 RMAMI的配置信息55-56
• 4.4 RMAMI的工作流程56-57
• 4.5 資源消耗57-58
• 4.6 本章小結58-59
• 第五章 多通道并行訪存接口設計驗證59-71
• 5.1 實驗系統(tǒng)59
• 5.2 實驗方案設計59-69
• 5.2.1 數(shù)據(jù)傳輸并行度概念60
• 5.2.2 實驗介紹60-69
• 5.3 實驗結果分析69-70
• 5.4 本章小結70-71
• 第六章 總結與展望71-73
• 6.1 總結71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-76
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況76

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