【摘要】：數(shù)字信號處理器(DSP)是一種專門用于數(shù)字信號處理的嵌入式微處理器，廣泛應(yīng)用于無線通信、多媒體、便攜式數(shù)字終端、醫(yī)療設(shè)備、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、航空航天、雷達(dá)等領(lǐng)域。多核架構(gòu)是數(shù)字信號處理器的潮流，引領(lǐng)DSP發(fā)展。在滿足功耗要求的前提下，增加處理器內(nèi)核來獲得系統(tǒng)性能的提升已經(jīng)成為計算和嵌入式處理行業(yè)的一項標(biāo)準(zhǔn)做法。DSP廠商正試圖采納多核架構(gòu)來滿足日益增長的系統(tǒng)處理性能要求。 X異構(gòu)多核DSP是作者所在單位自主研制的一款異構(gòu)五核DSP，由一個Leon3處理器核和四個浮點DSP核組成。其中RISC核與DSP核之間的互連結(jié)構(gòu)和通信機(jī)制是發(fā)揮異構(gòu)多核優(yōu)勢，將多個DSP核的高效數(shù)據(jù)處理能力，RISC核事物處理和控制能力有機(jī)結(jié)合的關(guān)鍵。本文圍繞Leon3處理器核和DSP核之間的通信機(jī)制及其設(shè)計實現(xiàn)展開研究，在充分研究RISC核（Leon3）和DSP核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，依據(jù)其各自的工作特點和典型的應(yīng)用模式，設(shè)計并實現(xiàn)了一種主從式的核間控制和通信機(jī)制。主要工作和創(chuàng)新點包括： 1、深入研究了X異構(gòu)多核DSP、Leon3處理器核及浮點DSP核（YHFT-DSP/800）的體系結(jié)構(gòu)，分析了DSP核和RISC內(nèi)部各種總線結(jié)構(gòu)的傳輸協(xié)議和工作模式。提出了X異構(gòu)多核DSP核間通信機(jī)制及實現(xiàn)方案，采用該方案RISC核可以訪問各個DSP核的地址空間、進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并監(jiān)管各個DSP的運行狀態(tài)、響應(yīng)DSP核的中斷。 2、在leon3核一端使用AHB總線協(xié)議，在DSP核端改造其主機(jī)接口協(xié)議（改造后的協(xié)議稱MB協(xié)議），以此為基礎(chǔ)設(shè)計了AHB/MB接口（LDB），實現(xiàn)了leon3核與四個DSP核之間高速、便利的數(shù)據(jù)交換。 3、設(shè)計了多核控制機(jī)制，使RISC核能靈活控制各DSP核的復(fù)位、啟動，并完成監(jiān)控其運行狀態(tài)，響應(yīng)其中斷等功能。 4、完成了RISC核與DSP核間主從式通信機(jī)制的系統(tǒng)設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和RTL級邏輯實現(xiàn)，包括MBI接口，LDB橋接邏輯，， DSP核運行/監(jiān)管邏輯、中斷響應(yīng)機(jī)制等，并對所有設(shè)計進(jìn)行了全面驗證。
【圖文】：

圖 2.2 單個 DSP 核內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖直接存儲器訪問（DMA） 可以獨立于 CPU 工作，它可以在存儲空間的不同區(qū)域之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移參與。外部存儲器接口（EMIF）口的作用在于，當(dāng)片內(nèi)的存儲器容量不能滿足系統(tǒng)要求時，可通過此接口在器的擴(kuò)展。通過此接口，DSP 可方便的對外部存儲器進(jìn)行訪問。多通道緩沖串口口的采用給 DSP 提供了與外部串行設(shè)備進(jìn)行通信的通道。于 SPARC 的 RISC 結(jié)構(gòu) SPARC 的 RISC 結(jié)構(gòu)最典型的是 LEON3。LEON3 是由歐洲航天總局旗esearch 開發(fā)、維護(hù)，目的是擺脫歐空局對美國航天級處理器的依賴，其中 LEOFault-tolerant)只有歐空局內(nèi)部成員可以使用。.1 LEON3 介紹

圖 2.3 LEON3 軟核可配置體系架構(gòu)PU 基本結(jié)構(gòu)器核心、整數(shù)寄存器文件和 cache 組成，其中 LEON3制器，其總體結(jié)構(gòu)及主要接口信號如圖 2.4 所示。cachmemleon3 processor coreinteger unitcachecontrollericache_inicache_outdcache_indcache_outahb_mst_ahb_mst_ouahb_slv_inahb_slv_oucache_ram_incache_ram_out_regfile_in_regfile_outtinout圖 2.4 LEON3 處理器結(jié)構(gòu)框圖實現(xiàn)了 SPARC V8 整數(shù)指令集，具有分離的指令和窗口。LEON3 處理器中分別配置了 1KB 直接映射的指
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 徐欣鋒;;基于LEON3處理器和Speed協(xié)處理器的復(fù)雜SoC設(shè)計實現(xiàn)[J];電子產(chǎn)品世界;2009年05期

2 汪東,馬劍武,陳書明;基于Gray碼的異步FIFO接口技術(shù)及其應(yīng)用[J];計算機(jī)工程與科學(xué);2005年01期

本文編號：2584757