發(fā)布時間：2020-06-22 10:57

【摘要】： RISC/DSP是一種具有很高性價比的可編程的嵌入式媒體處理解決方案。本文作者參與了浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)系MediaProcessor實驗室基于RISC/DSP架構(gòu)的媒體數(shù)字信號處理器MediaDSP6410(簡稱MD6410)的研發(fā)工作,作為部分研究成果,本文著重探討兩發(fā)射亂序超標(biāo)量和雙線程擴(kuò)展微結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 測評給處理器設(shè)計提供有用的指導(dǎo),從應(yīng)用需求的角度提出對處理器設(shè)計的要求,從三個層面進(jìn)行并行性開發(fā)。8路SIMD擴(kuò)展最大化地開發(fā)了視頻壓縮算法核心的數(shù)據(jù)并行性;復(fù)合媒體處理指令開發(fā)了指令級并行性并具有好的代碼效率;進(jìn)一步開發(fā)線程級并行,將標(biāo)量程序段和可向量化的程序段作為線程并行執(zhí)行。 根據(jù)嵌入式處理器的設(shè)計面積、功耗預(yù)算和設(shè)計、驗證復(fù)雜度的限制,設(shè)計最低復(fù)雜度的亂序超標(biāo)量處理器以提升標(biāo)量代碼的執(zhí)行性能。提出了映射表結(jié)合不帶操作數(shù)的發(fā)射緩沖的寄存器重命名機(jī)制。為了在不影響性能前提下簡化設(shè)計,媒體指令和存儲指令不進(jìn)行重命名,復(fù)雜的媒體指令同MIPS指令流水線串行運行。改進(jìn)了復(fù)合媒體指令的數(shù)據(jù)沖突檢測機(jī)制,避免了全局停頓帶來的關(guān)鍵路徑。實驗表明,在TSMC 130nm worst case下,MD6410流水線達(dá)到300MHz,以3.3%的面積代價獲得1.6-2倍的標(biāo)量性能改進(jìn)。 多線程擴(kuò)展旨在開發(fā)并行算法,提高處理器的資源利用率和指令吞吐量。為最大化利用硬件資源,提出合理的并行算法和多核多線程硬件架構(gòu)的映射關(guān)系。詳細(xì)討論了微結(jié)構(gòu)的設(shè)計折中。設(shè)計了有利于線程優(yōu)先級調(diào)度的譯碼段,考慮了共享流水線資源利用率的指令發(fā)射邏輯和改進(jìn)的直接存儲訪問和便簽式存儲器接口。提出非阻塞式的消息傳遞線程同步機(jī)制,實現(xiàn)了靈活的多發(fā)射和多線程模式切換。實驗結(jié)果表明,MD6410的雙線程設(shè)計以5.9%的面積開銷獲得26%-35%的吞吐量提升。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP368.11

【引證文獻(xiàn)】

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1 蔡衛(wèi)光;媒體數(shù)字信號處理器IP核微結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];浙江大學(xué);2011年

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1 王苑瑾;硬件事務(wù)存儲器的體系結(jié)構(gòu)[D];浙江大學(xué);2011年

2 徐志遠(yuǎn);基于嵌入式多核系統(tǒng)的H.264編器實現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2010年

本文編號：2725585