异构多核系统的混合精度模型设计与研究

发布时间：2020-10-24 23:36

　　 异构多核系统将可重构技术与多核片上系统相结合,兼顾了硬件计算的高效性和软件编程的灵活性,但是同时也增加了系统的复杂度,给软／硬件系统设计带来了新的挑战。电子系统级设计技术通过对系统进行建模,在设计的早期提供软／硬件系统设计环境,不仅实现了软／硬件协调设计,还能够降低设计成本,缩短设计周期。对于系统模型来说,混合精度模型相较于单精度模型,在保证模型精度的前提下提高了模型的运行速率,在一定程度上提高了模型的整体性能。本文以C++作为建模语言,研究片上网络寄存器传输级(RTL)建模技术、可重构系统建模技术、指令集模拟器建模技术以及混合精度系统模型建模技术。本文的主要工作如下：首先,本文设计了可编程协处理器的两种精度模拟器模型,即周期精确模型和指令精确模型。周期精确模型精确到时钟周期,模拟程序运行过程中代表处理器状态的寄存器、存储器等的变化。而指令精确模型只需要做到指令精确即可,根据指令实现完成相应的计算任务。其次,本文概括性的介绍了片上网络周期精确RTL级模型和可重构计算单元RCU的两种不同精度即周期精确事务级和非周期精确行为级模型的设计过程。最后,搭建异构多核系统的混合精度模型。以RTL级片上网络作为通讯平台,通过接口封装技术在片上网络上挂载可重构计算单元和可编程协处理器的不同精度模型。同时该模型还可以通过参数化配置片上网络的规模,所挂载IP核的类型、数目、精度以及所挂载的片上网络节点位置等。该模型具有良好的可扩展、可重构和可重用性,不仅具有高精度模型良好的观测性还具备低精度模型的高运算速率。在低精度运行模式下与高精度模式相比,仿真时间最大可节省83.4%。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TN47
【部分图文】：

?）??Ｉ第ｎ条指令的执斤??Ｉ?Ｊ??图２．３基于周期循环的并行示意图??Ｆｉｇ?２．３?Ｂａｓｅｄ?ｏｎ?１：ｈｅ?ｃｙｃｌｅ?ｏｆ?ｐａｒａｌｌｅｌ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??（３）基于接口封装的混合精度建模技术??混合精度建模技术指在模型中集成两种或两种Ｗ上抽象层次模型或同时包含??周期精确级和非周期精确级模型的一种建模技术，混合精度建模技术将不同精度??的模型集中在一个系统中，可レッ克服单一建模技术存在的不足，从而更好地满足??设计需求。??本文采巧了一种基于接口封装的混合精度建模技术ＵＷ３。接曰封装指的是集??成在ＩＰ核外围，把模块的接口协议和接口数据类型转换为对应总线接曰协议和数??据类型，从而实现两种不同协议信号之间匹配Ｗ及不同数据类型之间匹配的模块。??通过接口封装可Ｗ实现不同精度模型之间的连接。接口封装示意图如下，有关接??口封装技术的具体实现，可参见第六章异构多核系统的混合精度建模。??接口封装???ｉ．／?＼?＇???周期精嚇建非臟确行为级??模型一?＾模型二??Ｉ?Ｉ?￣??图２．４接曰封装示意图??Ｆｉｇ?２

图２．３基于周期循环的并行示意图??Ｆｉ２．３?Ｂａｓｅ?ｏｎ?：ｅ?ｃｃｌｅ?ｏｆａｒａｌｌｅｌ?ｓｃｈｅｍａｃ?ｄｉａｒａｍ??

行为级模型。此设计是为了满足当用户不需要对ＲＣＵ和ＣＯＰ进行观测时可ｔＵ??选用行为级模型运行从而提高了系统整体的运行速度，提高系统性能。??本文所设计的异构多核片上系统混合精度系统模型结构如图２．５所示：??０?０?０?？??＿?ＲＣＵ??■＾组合模块?Ｉ??，＿＿?？￣￣Ｗ??覃?：ＣＯＰ?！??Ｉ?Ｉ?＾?近合模块Ｉ??过?０?０?０?？??Ｉ?ＲＣＵ??今组合樸块??？?色．?ｖ！！；???图２．５异构多核系统混合精度模型??Ｆｉ呂?２．５?Ｈｙｂｒｉｄ?ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ?ｏｆ?ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｍｕ怕乂〇化巧別ｅｍ??如上图所示，ＩＰ核模型的组合模块挂载在ＮｏＣ网络中各个路由节点下，每个??组合模块包含有两个不同精度的ＩＰ核模型。其中民ＣＵ模块是一种面向高密度计??算的可重构计算单元；ＣＯＰ模块为一种精简指令集的可编程协处理器；ＮｏＣ网络??是レッ包－连接电路为路由方式的片上通讯模块。民ＣＵ和ＣＯＰ挂载在ＮｏＣ网络上，??１３??
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐超;何炎祥;陈勇;刘健博;吴伟;李清安;;一种多核系统可靠性加强的任务调度方法[J];电子学报;2013年05期

2 刘磊;;对片上多核系统的系统结构的研究[J];电脑知识与技术;2008年29期

3 刘彩霞;石峰;谢小怡;薛建平;宋红;;面向嵌入式多核系统的可共享多通道便签存储器设计与实现[J];小型微型计算机系统;2010年07期

4 刘聪林;陈迎春;;簇型多核系统原型设计与验证[J];中国集成电路;2011年05期

5 Frank Ko;;涡轮增压多核系统[J];世界电子元器件;2006年11期

6 蔡德霞;钟诚;韦兴柳;林孔升;;多核系统上任意2序列公共元素的并行查找[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2012年02期

7 谢炯;潘红芳;程金宏;王文阁;额尔敦;;多核系统性能检测及调优策略研究[J];电力信息与通信技术;2014年01期

8 虞保忠;张灯;徐晓光;胡宁;;嵌入式多核系统中断负载均衡研究[J];电子技术;2014年03期

9 胡哲琨;陈杰;;消息传递型片上多核系统的设计[J];湖南大学学报(自然科学版);2013年08期

10 李东生;高明伦;;高密度集成与单芯片多核系统及其研究进展[J];半导体技术;2012年02期

相关博士学位论文 前4条

1 张琦;多核系统中的程序性能优化研究[D];中国科学技术大学;2010年

2 傅琛;面向多核系统的高性能硬件事务存储的优化研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

3 刘彩霞;基三片上多核系统TriBA存储体系关键技术研究[D];北京理工大学;2010年

4 刘志强;面向多核的系统级MPI通信优化关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘然;多核系统上可伸缩的读写同步[D];复旦大学;2014年

2 褚廷斌;基于访存行为特征的片上多核系统功耗管控研究[D];电子科技大学;2015年

3 吴蕴森;基于NOC的分布式内存管理多核系统的设计[D];复旦大学;2014年

4 杨洋;多核系统下吞吐量与延迟敏感的并行流水调度能耗最小化问题研究[D];东北大学;2013年

5 曹快;异构多核系统的混合精度模型设计与研究[D];合肥工业大学;2015年

6 尹凯;基于总线架构的多核系统编程模型及数据安全性研究[D];合肥工业大学;2009年

7 王轶群;多资源单处理器及多核系统上节能调度问题的研究[D];东北大学;2010年

8 邢慧敏;面向块处理的多核系统互连及存储机制的研究[D];上海交通大学;2011年

9 任懿;适合多核系统的分布式温度探测网络的设计[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 农俊康;基于虚拟机的多核系统确定执行技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

本文编号：2855125