發(fā)布時(shí)間：2020-10-22 17:52

　　 數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor,DSP)是一種專(zhuān)門(mén)用于數(shù)字信號(hào)處理的處理器,是數(shù)字處理系統(tǒng)的心臟。DSP自問(wèn)世以來(lái)得到了快速的發(fā)展,已在通信、軍事、家電等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而片內(nèi)存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)DSP性能的影響甚大。如何提高存儲(chǔ)子系統(tǒng)的性能是微處理器設(shè)計(jì)者必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。Cache作為提高存儲(chǔ)子系統(tǒng)性能的一種有效途徑,其組織結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)是當(dāng)前體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)之一。 YHFT-DX是國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院微電子研究所自主研發(fā)中的一款高性能定點(diǎn)32位DSP,采用超長(zhǎng)指令字(VLIW)技術(shù),一個(gè)周期內(nèi)最多可以發(fā)射8條指令。CPU預(yù)期主頻為600MHz,峰值運(yùn)算速度為4800MIPS。作者參與了YHFT-DX DSP的設(shè)計(jì),主要負(fù)責(zé)一級(jí)數(shù)據(jù)Cache控制器(L1D)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),并進(jìn)行了充分的驗(yàn)證。 論文主要的工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 分析了YHFT-DX DSP的體系結(jié)構(gòu)和片內(nèi)兩級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),研究了現(xiàn)代Cache的設(shè)計(jì)技術(shù),針對(duì)YHFT-DX DSP的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于分體控制的跨邊界存儲(chǔ)訪問(wèn)技術(shù)。 完成了L1D的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)了5站流水線來(lái)高效完成Load和Store操作,其中Store操作只需要在前3站就可以完成。在每一站的流水操作中,出色的完成了存儲(chǔ)體的分體控制、大小端數(shù)據(jù)傳輸模式的實(shí)現(xiàn)、跨邊界存儲(chǔ)訪問(wèn)等關(guān)鍵技術(shù)。利用偵聽(tīng)機(jī)制來(lái)維護(hù)L1D與下層存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)一致性。 完成了L1D從模塊級(jí)到系統(tǒng)級(jí)的功能驗(yàn)證。開(kāi)發(fā)了功能豐富的測(cè)試碼以保證各種類(lèi)型和各種情況的Load和Store指令能夠正確完成。并且在系統(tǒng)級(jí)運(yùn)行了典型的算法程序,如MPEG-4、H.264等,并進(jìn)行了覆蓋率分析。 完成了L1D的綜合與優(yōu)化,對(duì)綜合后出現(xiàn)的關(guān)鍵路徑進(jìn)行分析,運(yùn)用多種優(yōu)化策略如邏輯結(jié)構(gòu)調(diào)整、平衡站間邏輯、全定制與半定制結(jié)合等,最終消除了關(guān)鍵路徑,使整個(gè)設(shè)計(jì)達(dá)到綜合目標(biāo)。采用X廠家提供的0.13um的低閾值庫(kù),在Typical環(huán)境下(溫度為25攝氏度,電壓為1.2伏),綜合后網(wǎng)表的路徑延遲不超過(guò)1.26ns,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【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】：2009
【中圖分類(lèi)】：TP332
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 DSP 概述
    1.2 DSP 片內(nèi)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)
        1.2.1 DSP 片內(nèi)Cache 的工作原理
        1.2.2 現(xiàn)代Cache 設(shè)計(jì)技術(shù)研究
        1.2.3 DSP 片內(nèi)Cache 技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
    1.3 課題的來(lái)源、目標(biāo)及研究意義
    1.4 本文所做的工作
    1.5 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 YHFT-DX 的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
    2.1 YHFT-DX 的總體結(jié)構(gòu)
    2.2 YHFT-DX 的片內(nèi)存儲(chǔ)系統(tǒng)
    2.3 YHFT-DX L1D 結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.3.1 YHFT-DX L1D 的Cache 體與Tag 體
        2.3.2 YHFT-DX L1D 的映象規(guī)則
        2.3.3 YHFT-DX L1D 的替換算法
        2.3.4 YHFT-DX L1D 的寫(xiě)策略
    2.4 本章小結(jié)
第三章 L1D 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 L1D 處理的指令類(lèi)型
        3.1.1 讀數(shù)指令（Load）
        3.1.2 寫(xiě)數(shù)指令（Store）
    3.2 L1D 流水線設(shè)計(jì)
        3.2.1 L1D 流水線結(jié)構(gòu)
        3.2.2 流水站主要模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)
    3.3 大小端處理策略
        3.3.1 大小端出現(xiàn)的背景
        3.3.2 大小端策略的實(shí)現(xiàn)
    3.4 L1D 與L2 的接口協(xié)議
        3.4.1 L1D 寫(xiě)L2 的接口協(xié)議
        3.4.2 L1D 讀L2 的接口協(xié)議
    3.5 L1D 與L2 的數(shù)據(jù)一致性維護(hù)
        3.5.1 L2 對(duì)L1D 的偵聽(tīng)機(jī)制
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于分體控制的跨邊界存儲(chǔ)訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)策略
    4.1 跨邊界問(wèn)題的出現(xiàn)背景
    4.2 跨邊界訪問(wèn)的解決方法
    4.3 L1D 跨邊界訪問(wèn)的實(shí)現(xiàn)
    4.4 性能分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 L1D 的功能驗(yàn)證及綜合優(yōu)化
    5.1 L1D 的功能驗(yàn)證
        5.1.1 L1D 的驗(yàn)證方法及策略
        5.1.2 L1D 驗(yàn)證的實(shí)施
        5.1.3 覆蓋率分析
    5.2 L1D 的邏輯綜合與優(yōu)化
        5.2.1 L1D 的綜合策略與方法
        5.2.2 L1D 的綜合結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第六章 論文總結(jié)及工作展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 賈權(quán);65nm L1 D-Cache中DCA的全定制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 楊喚榮;YHFT-DX一級(jí)Cache控制器的設(shè)計(jì)優(yōu)化與系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證方法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2851916