当前位置:主页 > 科技论文 > 计算机论文 >

DSP数据缓存的设计与验证

发布时间:2018-08-15 17:45
【摘要】:随着多媒体移动通信的应用需求越来越大,对嵌入式处理器操作系统支持、协议控制和数据运算能力的要求越来越高。因此,融合MCU与DSP特性的嵌入式DSP成为一个重要研究方向,其数据缓存的设计也具有重要意义。本文根据融合架构的ZW100DSP设计了基于可配置的Cache与便笺存储器(SPR)的数据缓存架构。 本文首先对缓存基本原理进行了分析,以性能功耗比为指标评价各种优化Cache的策略,确定数据缓存的基本参数。该数据缓存模块以两路组相联、最近最少使用替换算法(LRU)为基础结构,并使用虚拟地址进行索引,物理地址判断是否命中以及同时对Cache存储体和Tag存储体进行访问的方法来加快访问速度;为了更好的维护存储一致性,加入了Cache管理指令,,来满足开发人员对Cache进行控制的需求;针对ZW100数据缓存可配置的特性设计了特殊寄存器模块来实现对不同大小缓存的支持;为了减少缺失代价,数据缓存控制模块中加入了LineBuffer,可及时向DSP返回所访问的关键双字,并且为了加快没有主Cache存在时的访存效率,为该Line Buffer加入了Nano-Cache模式;为了加快上下文切换速度,设计了128位的上下文切换接口,扩展了上下文切换区域(CSA)位于SPR时上下文切换的带宽,并且加入了上下文操作模块来处理CSA不位于SPR时的情况;另外,设计了高速片上总线接口,使该模块方便的与其他模块进行互联;并在数据通路中进行了优化,满足DSP和其他总线Master对SPR的访问需求而不发生冲突;最后使用基于事务的定向验证方法对该模块进行了验证,提高了验证效率,验证结果表明该数据缓存模块完全实现了设计规范中所要求的功能。
[Abstract]:With the increasing application demand of multimedia mobile communication, the requirement of embedded processor operating system support, protocol control and data operation ability is becoming higher and higher. Therefore, embedded DSP with MCU and DSP features has become an important research direction, and the design of data cache is also of great significance. In this paper, a data cache architecture based on configurable Cache and note memory (SPR) is designed according to the fusion architecture of ZW100DSP. In this paper, the basic principle of cache is analyzed, and the performance / power ratio is used as the index to evaluate the strategies of optimizing Cache and determine the basic parameters of data cache. The data cache module is associated with two groups, and the most recent use of the replacement algorithm (LRU) as the infrastructure, and use virtual addresses for indexing, The physical address determines whether the hit is hit or not, as well as the method of accessing both the Cache and Tag repositories to speed up the access speed. In order to maintain storage consistency better, Cache management instructions are added. To meet the needs of developers to control the Cache; to design special register modules to support different sizes of cache for the configurable features of ZW100 data cache; to reduce the cost of missing, The LineBuffer is added to the data cache control module, which can return the key word to the DSP in time, and in order to speed up the memory access efficiency in the absence of the main Cache, the Nano-Cache mode is added to the Line Buffer, and the speed of context switching is accelerated. A 128-bit context switching interface is designed, which extends the bandwidth of context switching when the context switching region (CSA) is located in the SPR, and adds a context operation module to handle the case where the CSA is not located in the SPR. A high-speed on-chip bus interface is designed to make the module easily interconnect with other modules, and the data path is optimized to meet the SPR access requirements of DSP and other bus Master without conflict. Finally, the transaction-based directional verification method is used to verify the module, which improves the efficiency of the verification. The verification results show that the data cache module fully implements the functions required in the design specification.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP333

【参考文献】

相关期刊论文 前8条

1 杨晓刚;屈凌翔;张树丹;;DSP中指令Cache的低功耗设计[J];计算机工程与应用;2011年32期

2 刘月吉;张盛兵;黄嵩人;;一种DSP的快速上下文切换机制[J];计算机应用研究;2012年01期

3 李红桥;肖建青;张洵颖;龚龙庆;;流水线处理器中Cache模块的设计[J];科学技术与工程;2010年32期

4 唐平;郑建宏;;基于AHB总线的DMA控制器的实现与应用[J];数字通信;2010年01期

5 李洪;毛志刚;;PLRU替换算法在嵌入式系统cache中的实现[J];微处理机;2010年01期

6 廖明;方虎生;芮挺;朱经纬;;达芬奇数字媒体片上系统架构分析[J];无线互联科技;2010年02期

7 郑飞,陆鑫达;现代微处理器的Cache设计技术[J];微电子学与计算机;1996年04期

8 武杨;;高速缓冲存储器Cache设计的关键技术分析[J];中国科技信息;2006年07期

相关博士学位论文 前1条

1 胡威;基于ScratchPad Memory的嵌入式系统优化研究[D];浙江大学;2008年

相关硕士学位论文 前6条

1 李卫伟;32位嵌入式处理器的Cache设计[D];西北工业大学;2007年

2 冯颖;可重构Cache体系结构和算法研究[D];西安电子科技大学;2008年

3 周鹏;JPEG2000编码器在Blackfin561上的实现与优化[D];西安电子科技大学;2009年

4 陈淑玉;低功耗高速片上缓冲存储器(Cache)设计[D];复旦大学;2009年

5 曹飞;高性能DSP一级数据Cache控制器的设计与实现[D];国防科学技术大学;2009年

6 杨唤荣;YHFT-DX一级Cache控制器的设计优化与系统级验证方法研究[D];国防科学技术大学;2010年



本文编号:2184947

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/2184947.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户226c4***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com