基于GALS的多核互连及任务调度策略研究

发布时间：2020-07-18 13:15

【摘要】：伴随着超大规模集成电路(VLSI)设计技术的进步和对数字信号处理器(DSP)性能要求的提高,多核DSP的出现是技术发展和应用需求的必然产物。由于多核DSP的复杂性,以往的总线技术已经不再适应多核DSP的设计工作,使得我们需要重新考虑片上通信技术。片上网络(NoC)的概念被提出来解决多核DSP片上通信的问题。NoC之所以可以在很大程度上提高设计能力,主要是因为它采用全局异步局部同步(GALS)的工作方式以及可复用的IP技术。本文给出一种基于GALS的多核DSP内部互连设计方案。GALS的设计可以使多个DSP核心根据任务需要工作在不同的频率域,从而降低芯片的总功耗且避免了全局时钟树设计。多核之间采用两条DMA通道进行数据交换,在占用较小CPU负载的同时,获得较大数据带宽。本文给出一种任务队列的任务调度机制,用于完成多核之间任务的自助申请调度以及数据流的控制。以MP3解码程序为例,对任务在四核上的分割方法和调度策略进行详细的阐述。本课题搭建了一个性能仿真环境与时序、面积分析平台,完成四核DSP的后端设计流程。MP3解码程序验证了多核互连的性能。基于队列的任务调度机制加快了MP3解码的速度。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP332;TN47
【图文】：

集中式,处理器,内核,存储器

[4]。第一类多核处理器的结构如图1-1所示，称为集中式共享存储器系统结构。在2006年以前，采用这种系统结构的处理器最多拥有几十个（少于100个）内核处理器。即对于内核处理器数目较少的多核处理器，各个内核处理器可以共享单个集中式存储器。在使用大容量Cache的情况下，单一存储器(可能是多组)能够确保小数目内核处理器的存储访问得到及时响应。如果使用多个点对点的连接，或者通过使用交换机，再加上额外的存储器组，集中式共享存储器系统结构可以扩展到几十个内核处理器。图 1-1 集中式共享存储器系统结构Fig.1-1 Centre shared memory architecture集中式共享存储器系统结构的优点是由于结构中只有单一的存储器，每个内核处理器对存储器的访问都是对等的

AMBA总线,总线

核间互连方式，常用的总线有ARM的AMBA总线、Silicore公司的Wishbone总线、Altera的Avalon总线、IBM的CoreConnect总线、MIPS的ECVM Interface总线、IDT的IPBus(IDT Peripheral Bus)总线等，基于AMBA总线的SoC系统简图如图1-3所示。图 1-3 基于 AMBA 总线的 SoC 系统简图Fig.1-3 AMBA bus based SoC system diagram

互连结构

上海交通大学硕士学位论文变得越来越复杂时，总线也逐渐成为限制芯片速一个设计瓶颈。此外，传统的片上总线方法虽其效能，但是基本上其处理程序的传输仍然与物、线路拥塞度、最大频率、IP核的再利用性或连：Crossbar互连系统由Crossbar 以及Crossbar地址线、数据线构成，接口逻辑主要由一些加提供较高带宽的核间通信。但是与SBF一样，心的CMP结构，一旦集成的核心数量较多，性被称为分层结构。这种结构的特点是每个CPU用于保存比较常用的数据，并通过连接核心的4所示[8]。

【参考文献】