基于多总线可重构处理器的L2Cache的设计与验证

发布时间：2017-03-25 07:02

  本文关键词：基于多总线可重构处理器的L2Cache的设计与验证，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：集成电路的迅速发展使得处理器和内存的访问速度越来越快,内存的速度虽然也在增长,但是和处理器访问速度相比还远远不及。正是由于处理器与存储器访问的速度之间存在较大差距的这个问题的严重性越来越大,所以,为了有效的解决这个问题,现代的设计中采用多级高速缓冲存储器来平衡处理器和存储器之间的访问速度之差,解决这个不平衡性问题,因此本设计中的二级高速缓存器也诞生了。而且已经变得越来越重要,成为影响计算机整体性能的关键因素。本文主要是针对L2Cache进行设计的,它是处于处理器和PLB仲裁器之间,这样可以有效节省PLB访问带宽。L2控制器是通过DCR总线来完成寄存器的复位、读写操作以及对L2Cache各模块参数配置。通过SRAM接口实现数据的存储控制功能。当所有的模块同时访问L2Cache的时候,会定义一个优先级发出优先请求。对奇偶校验主要运用Tag奇偶校验方法,根据Tag有效位来确定要访问的位置,并检查是否命中。使用的替换方法是LRU算法。写操作的时候如果处理器的写操作命中L2Cache,则数据将缓存到L2Cache中,如果没有命中则不会进行缓存。在读操作中当L2Cache命中的时候,PLB请求会在PLB仲裁器置有效之后一个周期内终止。当L2Cache的未命中的时候,在LRU算法和无效数据位的基础上选择一条Cache通路给处理器返回一个可Cache的请求,并且将数据写入L2Cache的中。在设计后需要进行验证,其中使用的验证方法是功能验证方法。模块级验证是在Windows系统下使用questasim仿真工具进行的,而系统级验证是在LINUX系统下使用NC-sim仿真工具进行验证的。验证结果也可以通过波形或者Log文件来查看。完成了对L2Cache的寄存器验证以及功能验证,最后实现了命中率高的四路组相连的高速缓存的功能。通过对L2Cache的设计以及验证,我们解决了处理器和内存访问速度差的问题,对整个项目的完成起到了重要的作用,使得系统能够更加完善。
【关键词】：处理器 高速缓冲存储器 L2 Cache 验证
【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】：2016
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 研究背景（目的和意义）14-15
• 1.2 国内外发展15-16
• 1.3 论文的主要内容16-17
• 1.4 论文的主要结构17-18
• 第二章 L2Cache的相关技术18-26
• 2.1 Cache预取结构18-19
• 2.1.1 多种预取技术的分析18-19
• 2.1.2 混合预取结构19
• 2.2 L2Cache与性能的关系及映射结构19-21
• 2.2.1 L2Cache与性能的关系19-20
• 2.2.2 L2 Cache的映射结构20-21
• 2.3 Cache命中率的影响因素和算法21-24
• 2.3.1 Cache命中率的影响因素21-22
• 2.3.2 算法22-23
• 2.3.3 LRU算法与其它算法的比较23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 可重构的L2Cache的设计26-48
• 3.1 L2Cache的简介26-29
• 3.1.1 L2Cache特点26-27
• 3.1.2 L2Cache工作原理27-29
• 3.2 实现流程29
• 3.3 实现框架29-30
• 3.4 模块设计实现30-46
• 3.4.1 DCR模块的设计实现31-33
• 3.4.2 SRAM接口模块33-36
• 3.4.3 Cache缓存控制模块36-39
• 3.4.4 优先级判决逻辑模块39-40
• 3.4.5 ICUR控制与DCUR控制模块的设计实现40-44
• 3.4.6 DCUW控制模块的设计实现44-45
• 3.4.7 监听逻辑模块的设计实现45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 仿真验证与结果分析48-66
• 4.1 功能验证介绍48-49
• 4.2 软硬件协同验证49
• 4.3 模块级验证49-56
• 4.3.1 验证流程49-50
• 4.3.2 验证过程、环境、平台搭建及验证方法50-53
• 4.3.3 验证策划、主要内容及结果分析53-56
• 4.4 虚拟平台级验证56-65
• 4.4.1 验证原理、流程和验证方法56-57
• 4.4.2 验证环境及验证平台57-59
• 4.4.3 验证的策划、主要内容与结果分析59-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 总结66
• 5.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介74-75

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