本文關(guān)鍵詞：高性能DSP內(nèi)核二級(jí)Cache的時(shí)序優(yōu)化

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【摘要】：YHFT-XX是一款由國(guó)防科技大學(xué)自主研發(fā)的高性能八核DSP(Digital Signal Processor)芯片,其內(nèi)核的性能要求是在Worst Corner下獲得1GHz的高頻設(shè)計(jì)目標(biāo)。作為整個(gè)內(nèi)核的緩存存儲(chǔ)中心,二級(jí)Cache占一個(gè)內(nèi)核總面積的一半左右,因此該模塊的設(shè)計(jì)將嚴(yán)重影響到整個(gè)DSP內(nèi)核的時(shí)序收斂。本文對(duì)YHFT-XX DSP內(nèi)核中的二級(jí)Cache模塊進(jìn)行了物理設(shè)計(jì)時(shí)序優(yōu)化,主要研究工作分為以下三點(diǎn):1)針對(duì)二級(jí)Cache中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體部分占用面積較大、SRAM數(shù)量較多的特點(diǎn),對(duì)該部分進(jìn)行固化設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體的固化過(guò)程,分別從三個(gè)方面著手:第一是在布局方面,調(diào)整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體的布局結(jié)構(gòu),對(duì)矩形和側(cè)凹形布局方案進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,側(cè)凹形的布局方案在布線資源的分配和關(guān)鍵路徑的優(yōu)化方面具有較高的優(yōu)越性。第二是對(duì)時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì),對(duì)比了自動(dòng)時(shí)鐘樹(shù)綜合、手動(dòng)時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì)和多時(shí)鐘源設(shè)計(jì)三種時(shí)鐘樹(shù)結(jié)構(gòu)。分析結(jié)果表明多時(shí)鐘源設(shè)計(jì)方法,時(shí)鐘結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、占用的布線資源最少,且能平衡宏模塊建立時(shí)間和保持時(shí)間之間的關(guān)系。第三是寄存器組的替換。根據(jù)數(shù)據(jù)輸出規(guī)整化的特點(diǎn),用16位位寬的脈沖觸發(fā)器代替16位位寬的寄存器組,利用負(fù)的建立時(shí)間使內(nèi)部reg2reg路徑時(shí)序優(yōu)化了12.2%,reg2out的絕對(duì)路徑延時(shí)縮短了40ps,并使總功耗優(yōu)化了12%。2)針對(duì)二級(jí)Cache控制器中存在大量寄存器(寄存器約占標(biāo)準(zhǔn)單元總數(shù)的20%)的特點(diǎn),對(duì)行為級(jí)代碼的流水結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。根據(jù)分析結(jié)果,對(duì)宏模塊和大數(shù)據(jù)位寬的寄存器組進(jìn)行手動(dòng)處理,并將部分reg2out的寄存器組向輸出端口處拉近。在其內(nèi)部還存在幾組寄存器陣列,根據(jù)延時(shí)模型采用電路設(shè)計(jì)的方法獲得該部分的網(wǎng)表,并用手動(dòng)和自動(dòng)相結(jié)合的方式對(duì)寄存器陣列進(jìn)行布局。相比傳統(tǒng)的自動(dòng)時(shí)序優(yōu)化,上述優(yōu)化方法使關(guān)鍵路徑優(yōu)化了35.6%,總的路徑違反數(shù)減少了22%。3)針對(duì)二級(jí)Cache布局布線后仍存在部分時(shí)序違反的情況,利用有用時(shí)鐘偏差繼續(xù)對(duì)時(shí)序進(jìn)行優(yōu)化。利用TCL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘偏差的自動(dòng)化補(bǔ)償算法,該算法主要是加大當(dāng)前關(guān)鍵路徑的正時(shí)鐘偏差(縮小負(fù)時(shí)鐘偏差)。通過(guò)對(duì)當(dāng)前關(guān)鍵路徑和下一棧的時(shí)序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,在關(guān)鍵路徑的公共時(shí)鐘路徑上插入緩沖器,增加時(shí)鐘路徑的延時(shí)。應(yīng)用結(jié)果表明,該算法使關(guān)鍵路徑的時(shí)序優(yōu)化了15.8%,違反路徑的總條數(shù)減少了33.5%。
【關(guān)鍵詞】：物理設(shè)計(jì) 時(shí)序優(yōu)化 時(shí)鐘偏差 電路設(shè)計(jì) 脈沖觸發(fā)器
【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】：2015
【分類號(hào)】：TP332;TP333
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究13-15
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容與意義15-17
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)17-18
• 第二章 二級(jí)Cache數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體的固化設(shè)計(jì)18-38
• 2.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2 常規(guī)設(shè)計(jì)的布局優(yōu)化19-23
• 2.2.1 布局規(guī)劃19-20
• 2.2.2 存儲(chǔ)體的布局20-22
• 2.2.3 寄存器的擺放22-23
• 2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體時(shí)鐘樹(shù)的設(shè)計(jì)23-33
• 2.3.1 時(shí)鐘樹(shù)綜合的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)23-25
• 2.3.2 常規(guī)手動(dòng)時(shí)鐘樹(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)25-29
• 2.3.3 多時(shí)鐘源的設(shè)計(jì)29-31
• 2.3.4 三種時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果分析31-33
• 2.4 基于脈沖觸發(fā)器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)33-37
• 2.4.1 脈沖觸發(fā)器結(jié)構(gòu)分析33-35
• 2.4.2 帶數(shù)據(jù)選擇顯式脈沖觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn)35-36
• 2.4.3 應(yīng)用結(jié)果對(duì)比分析36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 二級(jí)Cache控制器流水線的物理級(jí)優(yōu)化38-52
• 3.1 時(shí)序優(yōu)化策略38-39
• 3.2 二級(jí)Cache控制器流水結(jié)構(gòu)分析及布局39-42
• 3.2.1 Cache控制器流水結(jié)構(gòu)分析40
• 3.2.2 與L2_databanks相鄰的寄存器布局40-41
• 3.2.3 端口處寄存器的放置41-42
• 3.3 寄存器陣列的分析及優(yōu)化42-50
• 3.3.1 延時(shí)模型42-46
• 3.3.2 寄存器陣列的電路設(shè)計(jì)及優(yōu)化46-50
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果對(duì)比50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 二級(jí)Cache布線后時(shí)鐘偏差自動(dòng)化補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)52-67
• 4.1 自動(dòng)有用時(shí)鐘偏差的實(shí)現(xiàn)52-54
• 4.1.1 使用方法52-53
• 4.1.2 實(shí)現(xiàn)過(guò)程53-54
• 4.2 布線后時(shí)鐘偏差補(bǔ)償算法的實(shí)現(xiàn)54-63
• 4.2.1 算法的基本思想54-57
• 4.2.2 算法實(shí)現(xiàn)57-63
• 4.3 優(yōu)化結(jié)果對(duì)比分析63-66
• 4.3.1 算法優(yōu)化效果對(duì)比分析63-65
• 4.3.2 三種方法整體效果對(duì)比分析65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 結(jié)束語(yǔ)67-69
• 5.1 全文工作總結(jié)67-68
• 5.2 工作展望68-69
• 致謝69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 作者在校期間取得的學(xué)術(shù)成果74

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉美華,古志民,曹元大;Load Balancing Algorithm for Cache Cluster[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);2003年04期

2 趙學(xué)梅,葉以正,李曉明,時(shí)銳;一種低功耗高性能的滑動(dòng)Cache方案[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2004年11期

3 ;Design and Implementation of Hierarchy Cache Using Pagefile[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;2004年06期

4 VioLin;高容量L2Cache=高性能嗎[J];電腦應(yīng)用文萃;2004年10期

5 VioLin;電腦設(shè)備加速之Cache談[J];電腦應(yīng)用文萃;2004年11期

6 杜紅燕,田興彥,田新華;一種新穎的軟件可控Cache優(yōu)化方法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2005年21期

7 ;A Novel Cache Invalidation Scheme for Mobile Networks[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;2006年02期

8 唐雙燕;楊云仙;劉偉;;IA-32CPU Cache的一種特殊應(yīng)用[J];軟件導(dǎo)刊;2006年15期

9 楊君;李曦;仲力;周學(xué)海;;一種新型的嵌入式X路組相聯(lián)cache結(jié)構(gòu)[J];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

10 趙昊翔;;從程序員的角度看Cache[J];程序員;2008年09期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 所光;楊學(xué)軍;;雙核處理器性能最優(yōu)的共享Cache劃分[A];2008年全國(guó)開(kāi)放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(上冊(cè))[C];2008年

2 石文強(qiáng);倪曉強(qiáng);金作霖;張民選;;Cache動(dòng)態(tài)插入策略模型研究[A];第十五屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會(huì)暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（B輯）[C];2011年

3 汪騰;楊少軍;;一種高效的指令Cache的結(jié)構(gòu)[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2001年青年學(xué)術(shù)會(huì)議[CYCA'01]論文集[C];2001年

4 ;Application of cache in Data Access Performance Optimization[A];2011年全國(guó)電子信息技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

5 李凡;李建中;何震瀛;;XML數(shù)據(jù)Cache策略研究[A];第二十二屆中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（技術(shù)報(bào)告篇）[C];2005年

6 ;Research on WEB Cache Prediction Recommend Mechanism Based on Usage Pattern[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)第十五屆信息論學(xué)術(shù)年會(huì)暨第一屆全國(guó)網(wǎng)絡(luò)編碼學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2008年

7 宋杰;欒影;王廣奇;于戈;王大玲;;OR-Cache:一種有效的對(duì)象-關(guān)系映射模型[A];第二十三屆中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（技術(shù)報(bào)告篇）[C];2006年

8 張承義;郭維;周宏偉;;Cache漏流功耗的自適應(yīng)優(yōu)化:動(dòng)態(tài)容量調(diào)整[A];第十五屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會(huì)暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（B輯）[C];2011年

9 鄭涵;吳英;丁曉東;樂(lè)嘉錦;;基于Web的個(gè)性化智能Cache庫(kù)[A];第二十屆全國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（技術(shù)報(bào)告篇）[C];2003年

10 周旋;馮玉才;李碧波;孫小薇;;多服務(wù)器DBMS的Cache管理[A];數(shù)據(jù)庫(kù)研究與進(jìn)展95——第十三屆全國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 上海 李超;什么是Cache[N];電腦報(bào);2001年

2 徐春梅;國(guó)際品牌進(jìn)入中國(guó)：適應(yīng)是關(guān)鍵[N];中國(guó)經(jīng)營(yíng)報(bào);2006年

3 劉昌勇;小緩存里的大學(xué)問(wèn)[N];中國(guó)電腦教育報(bào);2004年

4 超頻者;K7-650（0015）最新實(shí)超報(bào)告[N];大眾科技報(bào);2000年

5 ;阿萌小辭典[N];電腦報(bào);2004年

6 山東 黃家貞;富有個(gè)性的離線瀏覽器——CacheX[N];電腦報(bào);2001年

7 中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室 王炳晨;Duron抵京，Thunderbird爭(zhēng)宏[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2000年

8 廣東 李鋒;妙用 Cache 優(yōu)化 Windows 2000[N];電腦報(bào);2001年

9 巖公;電信網(wǎng)加速不難[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2003年

10 北京共創(chuàng)開(kāi)源軟件股份有限公司 董孝峰;共創(chuàng)NC的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃安文;面向延遲優(yōu)化的多核處理器Cache數(shù)據(jù)管理機(jī)制研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 張軼;多核實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東北大學(xué);2014年

3 鄭重;異構(gòu)眾核體系結(jié)構(gòu)Cache功耗和性能優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

4 周宏偉;微處理器中Cache漏流功耗的體系結(jié)構(gòu)級(jí)優(yōu)化技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

5 田新華;面向性能優(yōu)化的壓縮cache技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

6 陳黎明;嵌入式微處理器中動(dòng)態(tài)可配置Cache結(jié)構(gòu)的研究[D];華中科技大學(xué);2009年

7 付雄;利用程序分析和優(yōu)化提高Cache性能[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

8 賈小敏;多核處理器片上Cache訪問(wèn)行為分析與優(yōu)化機(jī)制研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

9 唐軼軒;面向多線程應(yīng)用的Cache優(yōu)化策略及并行模擬研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

10 項(xiàng)曉燕;體系結(jié)構(gòu)級(jí)Cache功耗優(yōu)化技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 舒晰;支持多媒體計(jì)算的可重構(gòu)Cache研究與設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2008年

2 楊向峰;一種32位DSP cache的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)研究[D];江南大學(xué);2008年

3 蘇小昆;基于Tournament Caching的低功耗動(dòng)態(tài)可重構(gòu)Cache研究[D];湖南大學(xué);2009年

4 郝玉艷;嵌入式系統(tǒng)中低功耗Cache的研究與設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2009年

5 潘麗君;動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯器中Code Cache管理策略的研究與分析[D];上海交通大學(xué);2009年

6 劉彬;基于路暫停方法的高性能低功耗Cache研究[D];湖南大學(xué);2007年

7 彭方;路預(yù)測(cè)與可重構(gòu)Cache的自適應(yīng)低能耗算法研究[D];湖南大學(xué);2008年

8 胡濤;面向存儲(chǔ)器完整性驗(yàn)證的Cache設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2011年

9 劉清;嵌入式系統(tǒng)中低功耗可重構(gòu)Cache的研究與設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2012年

10 李冬妮;嵌入式系統(tǒng)中低功耗Cache的重構(gòu)技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：656583