隨著集成電路制造工藝的進(jìn)步,微處理器的處理能力與存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的差距越來(lái)越大,存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)成為影響微處理器整體性能的瓶頸。同時(shí),新的應(yīng)用正由計(jì)算密集型轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)密集型。數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)密集度高、數(shù)據(jù)訪問(wèn)的空間局部性較好而時(shí)間局部性較差、對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)帶寬要求較高等新的負(fù)載特征,以往的存儲(chǔ)系統(tǒng)已不能很好的適應(yīng)數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的需要。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了面向數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的同步數(shù)據(jù)觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)(Synchronous DataTriggered Architecture,SDTA)中的高性能存儲(chǔ)子系統(tǒng),所做的主要工作包括以下幾點(diǎn): 1.設(shè)計(jì)了層次化的存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),包括處理單元內(nèi)部的存儲(chǔ)流控制器和系統(tǒng)總線上的外部存儲(chǔ)器控制器。存儲(chǔ)流控制器由DMA傳輸引擎、存儲(chǔ)管理單元、指令Cache和局部存儲(chǔ)器等主要功能部件組成。 2.基于SDTA結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),從降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度和編程復(fù)雜度的角度出發(fā),結(jié)合數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的負(fù)載特征,設(shè)計(jì)了SDTA處理器中的Cache一致性模型。 3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多種存儲(chǔ)性能優(yōu)化技術(shù)。包括DMA傳輸引擎中的優(yōu)先級(jí)仲裁機(jī)制、精確中斷機(jī)制、虛擬隊(duì)列機(jī)制以及存儲(chǔ)管理單元中的多種加速地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的性能優(yōu)化技術(shù)。 4.完成了SDTA高性能存儲(chǔ)子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證和性能測(cè)試。 通過(guò)以上工作,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的SDTA高性能存儲(chǔ)子系統(tǒng)在SDTA多核處理器中為高性能計(jì)算內(nèi)核提供了完善的數(shù)據(jù)通路和指令通路,性能測(cè)試的結(jié)果表明,該存儲(chǔ)子系統(tǒng)能夠滿足數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)帶寬的要求。
【學(xué)位單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TP333
【部分圖文】：

務(wù)間的交叉重疊提高傳輸帶寬。這樣設(shè)計(jì)的好處在于減少了緊張的傳輸線延遲，適應(yīng)未來(lái)更高工藝的要求，有利于提高整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的工作頻率。HSN實(shí)現(xiàn)了4通道并行的工作機(jī)制，相鄰?fù)ǖ乐g采取逆向傳輸。如圖2.13所示，在第16頁(yè)

否則不做任何動(dòng)作。在TLB進(jìn)行其他操作的時(shí)候，要根據(jù)需要進(jìn)行新、作廢等操作以維護(hù)RAI和TLB的一致性。RAT可以禁用，由控制寄存器ER位決定。RAI，使能情況下接收到地址轉(zhuǎn)換請(qǐng)求后進(jìn)行比較，若命中則給出命信號(hào)及相應(yīng)的物理地址，同時(shí)給出命中的表項(xiàng)索引，以便LRU進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整‘新;TLB命中而RAI，沒(méi)有命中時(shí)需要將對(duì)應(yīng)的地址內(nèi)容填入R八T，若RAT中有無(wú)效表項(xiàng)，則填充到對(duì)應(yīng)的位置，否則隨機(jī)選取一個(gè)位置填充;當(dāng)RAT和TL均不命中后由幾blewalk取到相應(yīng)的頁(yè)表項(xiàng)后對(duì)RAT進(jìn)行更新。4.2地址轉(zhuǎn)換功能在支持虛擬存儲(chǔ)器的微處理器中，有兩種地址空間。一種是虛擬地址空間，它是程用來(lái)編寫(xiě)程序的地址空間。第二種是物理地址空間，它是主存的實(shí)際地址空間。地址映射把虛擬地址空間映射到物理地址空間，即把用虛擬地址編寫(xiě)的程序放入主中，并建立虛擬地址與物理地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。地址變換則是在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，把虛擬變換成物理地址。

圖4.1DMA帶寬與傳輸大小的關(guān)系密度情況下DMA帶寬測(cè)試單元之間的頻繁訪問(wèn)會(huì)造成通信線路與訪存通路阻塞。為了模本文通過(guò)向不同PE的MFC發(fā)送不同密度的DMA請(qǐng)求，測(cè)試果，測(cè)試結(jié)果如圖4.2所示。8529一一止菇鴦考幸考奢弓弓、、呀飛多于了一少扮才一一江江享沂打叮叮一一...一.卜均衡負(fù)載，未使用王于均衡負(fù)載，使用虛~月卜非均衡負(fù)載，未使一日一非均衡負(fù)載，使用10203040506070DMATransmissionSPeed(cyeles)

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2811515