高速多端口共享存储器的研究与设计

发布时间：2017-10-23 10:02

  本文关键词：高速多端口共享存储器的研究与设计

  更多相关文章： 并行操作 多端口共享 仲裁器 FPGA 逻辑单元

【摘要】：随着现代科学技术的突飞猛进的发展,人们对高速并行计算的渴望变得更加迫切,然而并行操作的关口在于能否设计出一个高性能的中间模块,该中间模块用来协调多处理的并行操作。通过采用紧耦合结构设计,可以有效地解决制约这个关口的困难。在紧耦合结构当中,其关键构成部分是高速多端口共享访问存储器,所以关于它的研究和设计的重要性就显得不言而喻。本文通过对传统的多端口存储器的设计原理以及具体实现方法进行了详细的研究与分析之后,结合实际的设计需要,在此提出了一种设计多端口共享存储器的切实可行的新设计方法。该新设计方法的核心原理是把传统设计方法中的拆分和克隆技术创新地结合起来,且根据时间局限性原理加入了能够实现快速读出上一次写入的数据的缓存单元,从而大大提高了存储器的读取速度。本文设计的高速多端口共享存储器具有全局写入、全局读出的功能,非常适用于多处理间并行操作时的数据共享和交换。并且,在设计过程当中在存储器的每个写端口都加入一个基于AHB总线的写控制仲裁器,避免多个CPU同时对同一地址进行写操作时发生冲突从而导致数据出错。新设计结构采用由下往上的模块设计方法,这种模块设计方法不仅层次化非常清晰明了,而且特别灵活,十分适合利用FPGA内部提供的逻辑单元资源实现。
【关键词】：并行操作 多端口共享 仲裁器 FPGA 逻辑单元
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 研究背景和意义9
• 1.2 研究内容与挑战9-10
• 1.2.1 研究内容9-10
• 1.2.2 研究设计面临的挑战10
• 1.3 论文章节安排10-12
• 第二章 相关背景知识介绍12-20
• 2.1 多端口共享存储器的简介12-14
• 2.1.1 什么是多端口共享存储器12
• 2.1.2 多端口共享存储器的用途12-14
• 2.2 常用多端口共享存储器的发展现状14-17
• 2.2.1 分时共享总线型14-15
• 2.2.2 中央控制单元型15-16
• 2.2.3 实时同等共享型16-17
• 2.3 关于多端口共享存储器的关键技术17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 基于FPGA的多端口共享存储器的传统设计20-37
• 3.1 基于SRAM技术的Altera FPGA的结构20-24
• 3.1.1 可编程输入输出单元（IOE）21-22
• 3.1.2 可配置逻辑阵列块（LAB）22-23
• 3.1.3 嵌入式块RAM（BRAM）23
• 3.1.4 丰富的互连线资源23-24
• 3.1.5 底层内嵌功能单元24
• 3.1.6 内嵌专用硬核24
• 3.2 基于FPGA的多端口存储器设计概述24-25
• 3.3 利用FPGA内部提供的嵌入式存储器块设计25-26
• 3.4 利用FPGA内部提供的逻辑单元资源设计26-34
• 3.4.1 组合逻辑设计27-30
• 3.4.2 时序逻辑设计30-34
• 3.5 利用存储器块构造多端口存储器的传统设计方法34-36
• 3.5.1 拆分技术34
• 3.5.2 克隆技术34-35
• 3.5.3 倍频技术35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 基于FPGA的多端口共享存储器新设计方法37-62
• 4.1 新设计方法的实现原理37-39
• 4.2 四写四读存储器电路设计具体实现方法39-48
• 4.2.1 一写四读存储器模块的设计实现39-42
• 4.2.2 四写四读存储器模块的设计实现42-45
• 4.2.3 时钟电路的设计实现45-48
• 4.3 存储器的仿真实现及分析48-51
• 4.3.1 一写四读仿真实现48-49
• 4.3.2 四写四读仿真实现49-50
• 4.3.3 两写两加工仿真实现50-51
• 4.4 基于AHB总线的写端口仲裁器的设计51-58
• 4.4.1 AHB总线仲裁机制52-53
• 4.4.2 仲裁算法53-55
• 4.4.3 设计方案55-58
• 4.5 四写四读存储器的FPGA设计58-61
• 4.5.1 布局与布线58-59
• 4.5.2 引脚分配59-60
• 4.5.3 编程和配置60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 设计分析62-70
• 5.1 新设计方法的资源占用情况与运行速度分析62-63
• 5.1.1 四写四读存储器资源占用情况及速度分析62
• 5.1.2 资源占用情况与运行速度对比方案62-63
• 5.2 资源占用与运行速度具体分析63-67
• 5.2.1 数据位宽和端口个数保持不变，存储深度发生变化63-64
• 5.2.2 存储深度和端口个数保持不变，数据位宽发生变化64-66
• 5.2.3 存储深度和数据位宽保持不变，，端口个数发生变化66-67
• 5.3 新设计方法与传统设计方法的比较分析67-68
• 5.4 新设计方案优缺点68
• 5.5 本章小结68-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 工作总结70-71
• 6.2 未来展望71-72
• 参考文献72-74
• 致谢74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 汪卫章,葛宁,冯重熙;共享存储器交换的排队模型[J];清华大学学报(自然科学版);2004年04期

2 陈霞;;分布式共享存储器系统的设计与实现[J];信息通信;2013年04期

3 伏生荣,王飙;一种虚拟共享存储器系统的实现[J];计算机工程与科学;1996年03期

4 姚放吾;共享存储器设计与应用[J];电子技术应用;1999年04期

5 王晶杰,胡平平;共享存储器设计方法与实践[J];工业控制计算机;1999年04期

6 陈仲民;王飞;;异步共享存储器互斥算法的研究与实现[J];计算机工程与设计;2007年11期

7 黄世亮,李秀琴;单片机共享存储器的设计[J];山东教育学院学报;2001年02期

8 卢媛 ,张梅菊;一种在线烧写Flash的方法研究与实现[J];电子设计应用;2004年04期

9 夏定纯，秦肖臻;双微处理机共享存储器的实现[J];武汉纺织工学院学报;1995年02期

10 罗昊,王志华;嵌入式系统数据共享存储器的实现[J];电子工程师;2005年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 付晓东;分布式共享存储器系统的设计与实现[D];吉林大学;2004年

2 李硕;利用多线程实现分布式共享存储器[D];吉林大学;2007年

3 戚鹏;多端口共享存储器设计及其FPGA实现[D];西安电子科技大学;2011年

4 龙榜;共享存储器异构多处理器片上系统中互斥机制研究与实现[D];湖南大学;2009年

5 骆瑞文;高速多端口共享存储器的研究与设计[D];南京邮电大学;2015年

6 董玉双;利用Ipv6组播改善分布式共享存储器性能[D];吉林大学;2008年

本文编号：1082794