本文關(guān)鍵詞：多核系統(tǒng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)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(chǔ)器間數(shù)據(jù)交互頻繁。片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)通訊技術(shù)為片內(nèi)多核并行計(jì)算和訪存提供了條件,多核系統(tǒng)迫切需要支持多個(gè)訪存任務(wù)并行操作的高效的存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。目標(biāo)多核系統(tǒng)使用層次化的存儲(chǔ)系統(tǒng),以局部緩解片上計(jì)算與片上訪存之間的差異。本文結(jié)合并行訪存技術(shù)與數(shù)據(jù)預(yù)取技術(shù)對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,借鑒時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法,利用存儲(chǔ)器接口兩側(cè)帶寬差,實(shí)現(xiàn)了訪存任務(wù)在SDRAM側(cè)分時(shí)獨(dú)享、用戶側(cè)并行操作的目標(biāo)。在上述研究的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種支持多通道隨機(jī)分配的并行訪存存儲(chǔ)器接口(Random Distribution Multi-Access Memory Interface, RMAMI),并利用片上存儲(chǔ)器完成數(shù)據(jù)預(yù)讀取操作,充分利用片外存儲(chǔ)器帶寬,發(fā)揮NoC的并行性,提高了目標(biāo)系統(tǒng)性能。論文的主要工作如下：1.對(duì)RMAMI設(shè)計(jì)原理進(jìn)行分析,提出了RMAMI設(shè)計(jì)方案,討論設(shè)計(jì)中各種工作機(jī)制,如各仲裁機(jī)制選取、時(shí)間間隙切換機(jī)制、數(shù)據(jù)通道隨機(jī)分配機(jī)制、基于進(jìn)程的數(shù)據(jù)預(yù)取機(jī)制等。2.根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)RMAMI進(jìn)行硬件原型設(shè)計(jì),實(shí)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(biāo)。使用片上存儲(chǔ)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(yù)取操作,緩解了數(shù)據(jù)斷流問題,進(jìn)一步提高了片外存儲(chǔ)器帶寬利用率。3.將RMAMI集成到目標(biāo)多核系統(tǒng)中,替換原系統(tǒng)中的MAMI存儲(chǔ)器接口,映射具有不同訪存計(jì)算比的任務(wù),討論了RMAMI設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸并行度及任務(wù)性能的影響。硬件實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,RMAMI接口和MAMI接口相比,對(duì)于大訪存計(jì)算比類型的任務(wù),性能平均提升21.1%；對(duì)于小訪存計(jì)算比類型的任務(wù),性能平均提升3.0%;對(duì)于僅執(zhí)行數(shù)據(jù)訪存操作的矩陣轉(zhuǎn)置任務(wù),性能平均提升9.7%。綜上,本文設(shè)計(jì)的支持預(yù)讀取的RMAMI存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：多核系統(tǒng) 并行訪存 數(shù)據(jù)預(yù)取 存儲(chǔ)帶寬 任務(wù)映射
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-22
• 1.1 技術(shù)背景17-18
• 1.2 研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.1 存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹18
• 1.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)取技術(shù)介紹18-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4 課題來源20
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)20-22
• 第二章 存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)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(yùn)算部分23-24
• 2.1.4 接口部分24
• 2.2 存儲(chǔ)器接口布局24-25
• 2.3 存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)要求25-28
• 2.3.1 訪存機(jī)制25-28
• 2.3.2 存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)要求28
• 2.4 目標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 支持?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)取的并行訪存接口設(shè)計(jì)方案29-42
• 3.1 設(shè)計(jì)方案簡介29-30
• 3.2 起始地址管理和請(qǐng)求仲裁機(jī)制30-31
• 3.2.1 起始地址管理機(jī)制30-31
• 3.2.2 請(qǐng)求仲裁機(jī)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(chǔ)器側(cè)帶寬32
• 3.3.2 用戶側(cè)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(yù)取關(guān)鍵問題分析34-35
• 3.4.1 預(yù)取時(shí)機(jī)的選擇34
• 3.4.2 預(yù)取地址的確定34-35
• 3.5 時(shí)間片切換機(jī)制和數(shù)據(jù)安全策略35-38
• 3.5.1 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法35-36
• 3.5.2 分時(shí)訪存原理36
• 3.5.3 多通道并行訪存接口結(jié)構(gòu)模型36-37
• 3.5.4 時(shí)間片大小的確定和數(shù)據(jù)通道切換37-38
• 3.6 異步FIFO設(shè)計(jì)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(jié)41-42
• 第四章 支持?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)取的并行訪存接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)42-59
• 4.1 存儲(chǔ)器接口整體架構(gòu)42-43
• 4.2 各關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)43-55
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)接口單元43-45
• 4.2.2 訪存請(qǐng)求管理單元45-46
• 4.2.3 預(yù)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(wù)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(jié)58-59
• 第五章 多通道并行訪存接口設(shè)計(jì)驗(yàn)證59-71
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)59
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)59-69
• 5.2.1 數(shù)據(jù)傳輸并行度概念60
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)介紹60-69
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況76

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  本文關(guān)鍵詞：多核系統(tǒng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：252634