隨著多核處理器與存儲器的性能差距越來越大,“存儲墻”的問題越來越嚴(yán)重。本文針對的既有目標(biāo)多核系統(tǒng)是與主存SDRAM直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,由于主存SDRAM能夠提供給用戶的訪存帶寬有限,并且響應(yīng)訪存任務(wù)的速度比較慢,因而,本文設(shè)計了一種層次化二級共享存儲結(jié)構(gòu),同時支持14路數(shù)據(jù)通道并行隨機訪存,并采用SRAM作為緩存介質(zhì),解決了系統(tǒng)訪存帶寬有限以及響應(yīng)訪存任務(wù)速度慢的問題。論文的主要工作如下:1.本文根據(jù)目標(biāo)多核系統(tǒng)提出的多任務(wù)并行訪存需求,設(shè)計了多地址通道的管理機制。該地址通道包含豐富的訪存模式以及靈活多變的數(shù)據(jù)組織形式,使得系統(tǒng)的并行訪存效率大大提高,進(jìn)而提高系統(tǒng)性能。2.通過對目標(biāo)多核系統(tǒng)的分析,本文設(shè)計了一種與目標(biāo)多核系統(tǒng)相適應(yīng)的層次化二級共享存儲結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用組相聯(lián)的地址映射方式,并采用計數(shù)替換的緩存替換策略,同時在系統(tǒng)的運算間隙,充分利用片外存儲器帶寬進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)讀取以及緩存的數(shù)據(jù)同步操作,以提高緩存結(jié)構(gòu)的命中率,增加系統(tǒng)的訪存?zhèn)葞?提高目標(biāo)多核系統(tǒng)性能。3.本文根據(jù)設(shè)計層次化二級共享存儲結(jié)構(gòu)所遇到存儲資源消耗大并且利用率低的實際問題,設(shè)計了一種多通道FIFO,在不影響層次化... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 課題來源
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第2章 共享緩存的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理與目標(biāo)系統(tǒng)
    2.1 緩存相關(guān)技術(shù)研究
        2.1.1 地址映射方式
        2.1.2 讀寫策略
        2.1.3 替換策略
        2.1.4 數(shù)據(jù)預(yù)讀取
    2.2 目標(biāo)系統(tǒng)HMCS介紹
        2.2.1 主控制器簇
        2.2.2 共享緩存存儲簇
        2.2.3 運算簇
        2.2.4 接口簇
        2.2.5 四層網(wǎng)絡(luò)
    2.3 共享緩存存儲簇設(shè)計要求
    2.4 本章小結(jié)
第3章 共享緩存的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案
    3.1 二級共享緩存優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案描述
    3.2 地址通道管理單元設(shè)計
        3.2.1 數(shù)據(jù)地址管理
        3.2.2 數(shù)據(jù)訪存模式
        3.2.3 多地址通道管理
    3.3 地址映射方案設(shè)計
    3.4 讀寫策略的選擇
    3.5 預(yù)讀取策略與同步寫策略
    3.6 替換策略
    3.7 任務(wù)仲裁機制
    3.8 數(shù)據(jù)通道設(shè)計方案
        3.8.1 數(shù)據(jù)通道設(shè)計
        3.8.2 多路并行訪存原理
        3.8.3 時間片大小選擇
    3.9 FIFO設(shè)計方案
        3.9.1 FIFO介紹
        3.9.2 同步寫FIFO設(shè)計
        3.9.3 同步讀FIFO設(shè)計
        3.9.4 異步FIFO設(shè)計
    3.10 本章小結(jié)
第4章 共享緩存的的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)
    4.1 四層片上網(wǎng)絡(luò)接口單元
        4.1.1 配置層網(wǎng)絡(luò)接口單元
        4.1.2 狀態(tài)層網(wǎng)絡(luò)接口單元
        4.1.3 數(shù)據(jù)層網(wǎng)絡(luò)接口單元
        4.1.4 廣播層網(wǎng)絡(luò)接口單元
    4.2 控制通路
        4.2.1 地址通道管理單元
        4.2.2 訪存任務(wù)管理單元
        4.2.3 訪存任務(wù)隊列管理與存儲單元
        4.2.4 訪存任務(wù)執(zhí)行單元
    4.3 數(shù)據(jù)通道設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
第5章 共享緩存的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計驗證
    5.1 實驗平臺
    5.2 資源消耗
    5.3 功能驗證
    5.4 性能驗證
        5.4.1 相關(guān)概念定義
        5.4.2 實驗介紹
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FPGA的多通道FIFO存儲控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 呂達(dá),張加宏,李敏,冒曉莉,楊天民,謝麗君.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2019(04)
[2]基于RAM存儲陣列的并行多通道FIFO設(shè)計[J]. 袁亞鵬,倪偉,鄭強強,張多利,宋宇鯤.  微電子學(xué)與計算機. 2018(12)
[3]一種面向異步FIFO的低開銷容錯機制研究[J]. 侯翔云,黃樂天.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2018(06)
[4]基于DDR3 SDRAM的大容量異步FIFO緩存系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 孫冬雪,王竹剛.  電子設(shè)計工程. 2018(09)
[5]一種支持多種工作模式的可重構(gòu)計算單元的設(shè)計[J]. 李浩洋,宋宇鯤.  微電子學(xué)與計算機. 2017(10)
[6]一種多核SoC中基于Cache機制的存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 張多利,張宇,宋宇鯤,汪健.  微電子學(xué)與計算機. 2017(10)
[7]面向陣列處理器的分布式共享存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 山蕊,沈緒榜,蔣林,朱筠,宋輝.  北京郵電大學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[8]高性能計算技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 趙立成,沈文海,肖華東,王彬,孫婧,魏敏,李娟,沈瑜.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2016(05)
[9]多核系統(tǒng)共享內(nèi)存資源分配和管理研究[J]. 高珂,陳荔城,范東睿,劉志勇.  計算機學(xué)報. 2015(05)
[10]面向媒體的粗粒度可重構(gòu)架構(gòu)層次化存儲設(shè)計[J]. 曹鵬,梅晨,劉波.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2014(10)

博士論文
[1]面向超級計算機的故障預(yù)測和容錯關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 胡維.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]基三體系結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)相關(guān)問題的研究[D]. 劉夢曉.北京理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]面向異構(gòu)多核系統(tǒng)的層次化存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化[D]. 袁亞鵬.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[2]高性能可重構(gòu)浮點通用協(xié)處理器設(shè)計[D]. 曲冬明.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[3]面向空間環(huán)境的片上網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可靠性問題研究[D]. 姚永彤.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[4]高速大維度復(fù)數(shù)矩陣求逆器的設(shè)計研究[D]. 蔣雯.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[5]異構(gòu)多核環(huán)境下共享緩存管理技術(shù)的研究[D]. 郝曉婷.北京工業(yè)大學(xué) 2017
[6]高維度FFT加速器設(shè)計及硬件實現(xiàn)[D]. 張玲佳.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[7]異構(gòu)多核片上網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化研究與實現(xiàn)[D]. 錢慶松.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[8]異構(gòu)多核系統(tǒng)中二級共享存儲器的設(shè)計實現(xiàn)[D]. 張宇.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[9]支持混合計算模式的異構(gòu)多核系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 李浩洋.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[10]雙通道SDRAM存儲控制模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 喬進(jìn)進(jìn).東南大學(xué) 2015



本文編號：3349014