本文關(guān)鍵詞：多核DSP中并發(fā)共享存儲(chǔ)與快速DMA結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著DSP廣泛應(yīng)用于嵌入式領(lǐng)域,單核DSP已經(jīng)無(wú)法滿足大規(guī)模計(jì)算要求,這使得單核DSP逐漸地向多核DSP發(fā)展。如何為多核DSP快速供應(yīng)數(shù)據(jù),是發(fā)展多核高性能DSP面臨著迫切需要解決的問題之一。針對(duì)這個(gè)問題,并發(fā)共享存儲(chǔ)器是發(fā)揮多核DSP運(yùn)算性能的關(guān)鍵技術(shù)之一,同時(shí)將DMA移植到核內(nèi)改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互,大大地提高多核DSP的整體性能。X_DSP是我校自主設(shè)計(jì)一款高性能浮點(diǎn)多核DSP芯片。X_DSP中PSMC(Parallel Shared Memory)與IDMA(Internal Direct Memory Access)的設(shè)計(jì)是本課題的主要任務(wù)。根據(jù)X_DSP的設(shè)計(jì)要求,課題的主要工作內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:1、完成了PSMC部件的邏輯設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中圍繞著提高PSMC整體性能為目標(biāo),以改善多核之間通信帶來的延時(shí)。DSPxL2接口采用流水化技術(shù),實(shí)現(xiàn)了連續(xù)讀、寫數(shù)據(jù)無(wú)阻塞,具有很高的數(shù)據(jù)吞吐率。對(duì)分體技術(shù)進(jìn)行深入地研究,將PSMC中存儲(chǔ)體劃分多個(gè)Bank體。每個(gè)Bank體使用獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線,并采用了連續(xù)編址和交叉編址的混合編址模式,降低了訪問沖突率。帶寬管理中,應(yīng)用了“可配優(yōu)先級(jí)+時(shí)間片輪轉(zhuǎn)”策略保證了數(shù)據(jù)訪問的服務(wù)質(zhì)量。同時(shí)采用“雙層鎖”結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)存儲(chǔ)器,增強(qiáng)了共享存儲(chǔ)器與外部存儲(chǔ)器的安全性。2、完成了IDMA部件的邏輯設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中IDMA支持雙通道并發(fā)操作,采用“可配置優(yōu)先級(jí)+令牌輪轉(zhuǎn)”策略滿足了雙通道并發(fā)沖突訪問均衡性的要求,以及兼顧了其他請(qǐng)求訪問的公平性。針對(duì)通道控制器存在傳輸?shù)刂凡贿B續(xù)而導(dǎo)致傳輸慢的問題,本文提出了“基于分組+流水化”策略有效地提高傳輸速度。根據(jù)數(shù)據(jù)接口傳輸粒度不同,兩個(gè)通道的高速緩存采用不同的實(shí)現(xiàn)方式,有利于減少芯片面積的開銷。另外,對(duì)于寫高速緩存時(shí),進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選,避免無(wú)效數(shù)據(jù)寫入高速緩存,減少緩存中的數(shù)據(jù)發(fā)生翻轉(zhuǎn),降低了動(dòng)態(tài)功耗的開銷。3、完成了PSMC部件和IDMA部件的驗(yàn)證與邏輯綜合。驗(yàn)證是保證邏輯設(shè)計(jì)的正確性,本文采用了層次化驗(yàn)證方法,即模塊級(jí)驗(yàn)證、部件級(jí)驗(yàn)證和系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。應(yīng)用了覆蓋率來保證每一層驗(yàn)證的完備性。基于45納米標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù),實(shí)現(xiàn)了PSMC部件和IDMA部件的邏輯綜合。針對(duì)邏輯綜合出現(xiàn)的關(guān)鍵路徑問題,通過調(diào)整流水站進(jìn)行優(yōu)化,解決了時(shí)序違反問題。在保證時(shí)序滿足的前提條件下,調(diào)整綜合約束和綜合選項(xiàng)對(duì)面積進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化。優(yōu)化后PSMC總面積降低了23.60%,IDMA總面積降低了14.40%,同時(shí)滿足了PSMC在500MHz時(shí)鐘頻率下正常工作;IDMA在1GHz時(shí)鐘頻率下正常工作,課題設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：DSP 共享存儲(chǔ)器 DMA 邏輯綜合
【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)】：TP333
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本文編號(hào)：546010