基于Nios Ⅱ的双核处理器系统研发

发布时间：2020-06-09 21:51

【摘要】： 可编程片上系统(SOPC)是基于可编程逻辑器件的可重构片上系统,作为片上系统(SOC)和现场可编程门阵列(FPGA)相结合的一项综合技术,它利用软核处理器在FPGA开发板上方便地实现针对具体应用的系统设计方案,能够获得系统设计的可编程性和低风险性,应用的灵活性及价格优势,被称为“半导体产业的未来”。 本文基于系统可重配置的思想,及面向用户,面向应用的SOPC技术设计思想,研究了NiosII软核处理器的结构、性能和总线规范;构建了单核NiosII处理器系统,并在FPGA芯片上实现,通过运算密集型的JPEG解码任务验证了系统的具体应用和正确性;提出基于NiosII软核处理器的嵌入式多核系统设计思想,设计了双核NiosII处理器系统,实现了双核系统对JPEG解码的并行处理;开发了JPEG解码中YUV到RGB转换的自定义功能模块,并成功将此模块集成入NiosII处理器系统中,实现了浮点运算和乘法运算硬件加速处理,提高了系统的整体性能。 论文对系统功耗和性能进行了优化,利用逻辑映射重构,存储器优化和存储器平衡等系统优化手段,使双核处理器系统功耗降低55mW,减少幅度达到总体功耗的7.03%。通过将自定义功能模块集成入系统中,减小处理器运算开销,增大系统处理并行度,单核处理器系统和双核处理器系统的性能分别被提高了约17%和15%。 本文应用与NiosII相关的集成开发平台和FPGA开发板,加快了SOPC系统的设计与验证环节的开发速度,对于嵌入式系统,特别是多处理器系统的开发和应用,具有广泛的价值和积极的意义。
【图文】：

第一章 绪论 3图1.1 系统开发工具和环境在系统开发过程中，将对系统要求作分析仔细以使系统的软件和硬件分划分能够趋于合理。本文除了研究系统开发，也将对系统的硬件和软件协同设计做出探索和实践。最后，嵌入式多处理器系统将在目标FPGA芯片中进行实现和验证，并在系统实现的基础上对此系统进行性能和功耗的评估。在本研究中，处理器系统将采用由日本三菱微电子公司生产的FPGA开发板MU200-SXCW25来实现。如下图所示。图1.2 FPGA系统开发板此开发板设置有FPGA芯片Stratix EP1S25F1020C7，两块SRAM存储芯片IDT71V424S10PH，USB2.0接口

图1.1 系统开发工具和环境在系统开发过程中，将对系统要求作分析仔细以使系统的软件和硬件分够趋于合理。本文除了研究系统开发，，也将对系统的硬件和软件协同设计索和实践。最后，嵌入式多处理器系统将在目标FPGA芯片中进行实现和在系统实现的基础上对此系统进行性能和功耗的评估。在本研究中，处理将采用由日本三菱微电子公司生产的FPGA开发板MU200-SXCW25来实现所示。
【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】：2009
【分类号】：TP332

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本文编号：2705309