X异构多核DSP核间接口的设计与验证

发布时间：2020-03-04 14:24

【摘要】：数字信号处理器(DSP)是一种专门用于数字信号处理的嵌入式微处理器，广泛应用于无线通信、多媒体、便携式数字终端、医疗设备、计算机网络、航空航天、雷达等领域。多核架构是数字信号处理器的潮流，引领DSP发展。在满足功耗要求的前提下，增加处理器内核来获得系统性能的提升已经成为计算和嵌入式处理行业的一项标准做法。DSP厂商正试图采纳多核架构来满足日益增长的系统处理性能要求。 X异构多核DSP是作者所在单位自主研制的一款异构五核DSP，由一个Leon3处理器核和四个浮点DSP核组成。其中RISC核与DSP核之间的互连结构和通信机制是发挥异构多核优势，将多个DSP核的高效数据处理能力，RISC核事物处理和控制能力有机结合的关键。本文围绕Leon3处理器核和DSP核之间的通信机制及其设计实现展开研究，在充分研究RISC核（Leon3）和DSP核系统结构的基础上，依据其各自的工作特点和典型的应用模式，设计并实现了一种主从式的核间控制和通信机制。主要工作和创新点包括： 1、深入研究了X异构多核DSP、Leon3处理器核及浮点DSP核（YHFT-DSP/800）的体系结构，分析了DSP核和RISC内部各种总线结构的传输协议和工作模式。提出了X异构多核DSP核间通信机制及实现方案，采用该方案RISC核可以访问各个DSP核的地址空间、进行数据传输，并监管各个DSP的运行状态、响应DSP核的中断。 2、在leon3核一端使用AHB总线协议，在DSP核端改造其主机接口协议（改造后的协议称MB协议），以此为基础设计了AHB/MB接口（LDB），实现了leon3核与四个DSP核之间高速、便利的数据交换。 3、设计了多核控制机制，使RISC核能灵活控制各DSP核的复位、启动，并完成监控其运行状态，响应其中断等功能。 4、完成了RISC核与DSP核间主从式通信机制的系统设计、详细设计和RTL级逻辑实现，包括MBI接口，LDB桥接逻辑，， DSP核运行/监管逻辑、中断响应机制等，并对所有设计进行了全面验证。
【图文】：

DSP核,内部结构,欧空局

图 2.2 单个 DSP 核内部结构图直接存储器访问（DMA）可以独立于 CPU 工作，它可以在存储空间的不同区域之间进行数据的转移参与。外部存储器接口（EMIF）口的作用在于，当片内的存储器容量不能满足系统要求时，可通过此接口在器的扩展。通过此接口，DSP 可方便的对外部存储器进行访问。多通道缓冲串口口的采用给 DSP 提供了与外部串行设备进行通信的通道。于 SPARC 的 RISC 结构 SPARC 的 RISC 结构最典型的是 LEON3。LEON3 是由欧洲航天总局旗esearch 开发、维护，目的是摆脱欧空局对美国航天级处理器的依赖，其中 LEOFault-tolerant)只有欧空局内部成员可以使用。.1 LEON3 介绍

结构框图,软核,体系架构,可配置

图 2.3 LEON3 软核可配置体系架构PU 基本结构器核心、整数寄存器文件和 cache 组成，其中 LEON3制器，其总体结构及主要接口信号如图 2.4 所示。cachmemleon3 processor coreinteger unitcachecontrollericache_inicache_outdcache_indcache_outahb_mst_ahb_mst_ouahb_slv_inahb_slv_oucache_ram_incache_ram_out_regfile_in_regfile_outtinout图 2.4 LEON3 处理器结构框图实现了 SPARC V8 整数指令集，具有分离的指令和窗口。LEON3 处理器中分别配置了 1KB 直接映射的指
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP332

【参考文献】