本文關(guān)鍵詞：XDSP支持缺失流水和非阻塞的全局Cache的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著應(yīng)用需求的不斷發(fā)展,多核DSP得到了廣泛的應(yīng)用,其體系結(jié)構(gòu)也逐漸成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。盡管DSP系統(tǒng)中的處理器速度以每年60%快速增長(zhǎng),但是存儲(chǔ)器訪問速度發(fā)展的滯后性(即“存儲(chǔ)墻”問題)卻限制了系統(tǒng)整體性能的提升。全局Cache是多核DSP片上存儲(chǔ)系統(tǒng)的重要組成部分,研究多核DSP全局Cache的設(shè)計(jì)和優(yōu)化策略對(duì)于緩解“存儲(chǔ)墻”問題帶來的性能瓶頸具有重要意義。XDSP是國(guó)防科大自主研制的一款高性能多核DSP,多個(gè)DSP內(nèi)核通過互連環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)共享全局Cache等資源,片上擁有四個(gè)DDR3接口和多個(gè)其它外設(shè)接口。本文以XDSP為研究背景,著重對(duì)全局Cache中的缺失流水和非阻塞處理機(jī)制進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。論文的主要內(nèi)容包含如下幾個(gè)方面:首先,對(duì)全局Cache整體進(jìn)行了描述,包括整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),Cache映射、寫入、替換策略的確定,存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu)的選擇以及全局Cache控制寄存器組的設(shè)計(jì)等。其次,在全局Cache中實(shí)現(xiàn)了缺失流水機(jī)制,使不同類型的請(qǐng)求在流水線中并行處理。通過設(shè)計(jì)高效的輸入緩沖、改進(jìn)的流水線傳輸,合理的沖突判斷機(jī)制等優(yōu)化結(jié)構(gòu),有效提升了緩沖器使用效率,平滑了全局Cache與DDR之間數(shù)據(jù)的傳輸,加速了全局Cache對(duì)請(qǐng)求的處理速度。再次,在全局Cache實(shí)現(xiàn)了基于非阻塞Cache的缺失處理機(jī)制。分別從缺失請(qǐng)求的存儲(chǔ)與缺失返回?cái)?shù)據(jù)的處理兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化,采用支持多項(xiàng)多相關(guān)的缺失緩沖請(qǐng)求管理、缺失請(qǐng)求死鎖的處理,處理結(jié)構(gòu)與緩沖結(jié)構(gòu)的高效協(xié)同處理等策略,能夠在缺失請(qǐng)求出現(xiàn)時(shí)不暫停流水線繼續(xù)非相關(guān)請(qǐng)求的正常訪問,有效的減少了缺失的時(shí)間開銷,保證了全局Cache的高效運(yùn)行。最后,對(duì)全局Cache進(jìn)行了驗(yàn)證和邏輯綜合。目前模塊級(jí)驗(yàn)證已經(jīng)完成,功能正確,系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證正在展開。在某廠家45nm工藝下進(jìn)行綜合,經(jīng)過優(yōu)化,其頻率、面積和功耗均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。同時(shí)還對(duì)全局Cache中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了性能評(píng)估。
【關(guān)鍵詞】：共享存儲(chǔ) 非阻塞Cache 缺失流水 FIFO 輸入緩沖 缺失緩沖
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP332

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本文編號(hào)：360441