【摘要】： 可編程片上系統(tǒng)(SOPC)是基于可編程邏輯器件的可重構(gòu)片上系統(tǒng),作為片上系統(tǒng)(SOC)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)相結(jié)合的一項(xiàng)綜合技術(shù),它利用軟核處理器在FPGA開發(fā)板上方便地實(shí)現(xiàn)針對(duì)具體應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,能夠獲得系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可編程性和低風(fēng)險(xiǎn)性,應(yīng)用的靈活性及價(jià)格優(yōu)勢(shì),被稱為“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來”。 本文基于系統(tǒng)可重配置的思想,及面向用戶,面向應(yīng)用的SOPC技術(shù)設(shè)計(jì)思想,研究了NiosII軟核處理器的結(jié)構(gòu)、性能和總線規(guī)范;構(gòu)建了單核NiosII處理器系統(tǒng),并在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn),通過運(yùn)算密集型的JPEG解碼任務(wù)驗(yàn)證了系統(tǒng)的具體應(yīng)用和正確性;提出基于NiosII軟核處理器的嵌入式多核系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)了雙核NiosII處理器系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了雙核系統(tǒng)對(duì)JPEG解碼的并行處理;開發(fā)了JPEG解碼中YUV到RGB轉(zhuǎn)換的自定義功能模塊,并成功將此模塊集成入NiosII處理器系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了浮點(diǎn)運(yùn)算和乘法運(yùn)算硬件加速處理,提高了系統(tǒng)的整體性能。 論文對(duì)系統(tǒng)功耗和性能進(jìn)行了優(yōu)化,利用邏輯映射重構(gòu),存儲(chǔ)器優(yōu)化和存儲(chǔ)器平衡等系統(tǒng)優(yōu)化手段,使雙核處理器系統(tǒng)功耗降低55mW,減少幅度達(dá)到總體功耗的7.03%。通過將自定義功能模塊集成入系統(tǒng)中,減小處理器運(yùn)算開銷,增大系統(tǒng)處理并行度,單核處理器系統(tǒng)和雙核處理器系統(tǒng)的性能分別被提高了約17%和15%。 本文應(yīng)用與NiosII相關(guān)的集成開發(fā)平臺(tái)和FPGA開發(fā)板,加快了SOPC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證環(huán)節(jié)的開發(fā)速度,對(duì)于嵌入式系統(tǒng),特別是多處理器系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用,具有廣泛的價(jià)值和積極的意義。
【圖文】：

第一章 緒論 3圖1.1 系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境在系統(tǒng)開發(fā)過程中，將對(duì)系統(tǒng)要求作分析仔細(xì)以使系統(tǒng)的軟件和硬件分劃分能夠趨于合理。本文除了研究系統(tǒng)開發(fā)，也將對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件協(xié)同設(shè)計(jì)做出探索和實(shí)踐。最后，嵌入式多處理器系統(tǒng)將在目標(biāo)FPGA芯片中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證，并在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行性能和功耗的評(píng)估。在本研究中，處理器系統(tǒng)將采用由日本三菱微電子公司生產(chǎn)的FPGA開發(fā)板MU200-SXCW25來實(shí)現(xiàn)。如下圖所示。圖1.2 FPGA系統(tǒng)開發(fā)板此開發(fā)板設(shè)置有FPGA芯片Stratix EP1S25F1020C7，兩塊SRAM存儲(chǔ)芯片IDT71V424S10PH，USB2.0接口

圖1.1 系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境在系統(tǒng)開發(fā)過程中，將對(duì)系統(tǒng)要求作分析仔細(xì)以使系統(tǒng)的軟件和硬件分夠趨于合理。本文除了研究系統(tǒng)開發(fā)，，也將對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件協(xié)同設(shè)計(jì)索和實(shí)踐。最后，嵌入式多處理器系統(tǒng)將在目標(biāo)FPGA芯片中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行性能和功耗的評(píng)估。在本研究中，處理將采用由日本三菱微電子公司生產(chǎn)的FPGA開發(fā)板MU200-SXCW25來實(shí)現(xiàn)所示。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP332

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本文編號(hào)：2705309