网络处理器中SDRAM存储器接口模块设计研究
发布时间：2021-01-29 02:31
当前计算机网络的用户数目与连接带宽的迅速增长,导致了对网络处理器性能不断增长的需求,“存储器墙”的问题已经成为处理器性能提高的关键。网络处理器外接SDRAM用于存储较大的网络数据包以及指令代码,SDRAM控制器主要用于控制内部多处理器对外接SDRAM进行访问,将处理器命令翻译成SDRAM操作命令,时序要求复杂。不同于常规的单核SDRAM控制器,本文设计的SDRAM控制器主要是面向网络处理中异构并行多处理器对外接SDRAM的资源共享,单一的仲裁算法已经很难满足系统性能要求,为实现异构多核处理器对SDRAM公平有效及时的访问,本文采用了分层优先仲裁机制,总体层面上采用了固定优先级和时分复用法相结合的分层仲裁算法,另外为提高SDRAM访问效率,又加入动态仲裁算法机制,提供奇数和偶数两个命令队列,实现SDRAM预充电时间的隐藏。另外针对以太网帧长以及多核处理器系统中不可忽视的总线延迟和多核指令排队延迟的特点设计了基于指令控制的块数据传输机制,通过一条指令完成多条指令的任务,减少SDRAM访问次数,从本质上缩短了SDRAM访问过程中的总线与接口排队开销,在处理长度为64字节的IP包时,控制器读写...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 技术背景与研究意义
1.2 课题简介及论文主要工作
1.3 论文章节安排
第二章 存储器及其在网络处理器中的应用概述
2.1 存储器技术概述
2.1.1 存储器分类
2.1.2 存储器技术指标
2.1.3 同步动态存储器技术概述
2.2 SDRAM 控制器
2.2.1 SDRAM 接口
2.2.2 SDRAM 内部参数
2.2.3 SDRAM 初始化
2.2.4 SDRAM 模式寄存器配置
2.2.5 SDRAM 命令
2.3 网络处理器中SDRAM 接口模块的设计要求与挑战
2.4 本章小结
第三章 多核共享存储结构的SDRAM 控制器设计
3.1 基于MPSoC 的异构并行多核共享SDRAM 控制器总体结构设计
3.2 SDRAM 控制器状态机设计
3.2.1 SDRAM 初始化状态机设计
3.2.2 SDRAM 读/写状态机设计
3.3 SDRAM 控制器配置寄存器定义
3.3.1 SDRAM 容量及行列地址配置
3.3.2 SDRAM 配置寄存器
3.4 本章小结
第四章 多核共享存储的控制仲裁与接口设计
4.1 对多处理器的分层优先级仲裁机制
4.1.1 固定优先级与时分复用机制
4.1.2 动态仲裁机制
4.2 命令队列存储器
4.2.1 异步FIFO 设计
4.2.2 数据转发引擎命令队列选择控制
4.2.3 反压机制
4.3 基于指令控制的块数据传输机制
4.4 处理器与SDRAM 接口设计
4.4.1 核心处理器ARM 与SDRAM 传输
4.4.2 数据转发引擎PE 与SDRAM 传输
4.4.3 快速总线接口FBI 与SDRAM 传输
4.5 本章小结
第五章 仿真验证与逻辑综合
5.1 功能验证方法
5.1.1 常见的验证方法
5.1.2 验证工具
5.2 控制器功能验证
5.2.1 SDRAM 配置寄存器装载
5.2.2 SDRAM 初始化仿真验证
5.2.3 SDRAM 读/写仿真验证
5.2.4 队列选择及仲裁机制仿真验证
5.2.5 指令译码和地址产生
5.2.6 块数据传输性能改进验证与分析
5.2.7 反压机制仿真验证
5.2.8 字节定位器仿真验证
5.3 控制器逻辑综合
5.3.1 时序报表
5.3.2 面积报表
5.3.3 功耗报表
5.4 本章小结
第六章 结束语
致谢
参考文献
研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]SDRAM存储器的交错机制及其应用[J]. 于银涛,赵昕,乔丽萍. 计算机工程与设计. 2008(21)
[2]基于图像处理的SDRAM通用接口设计[J]. 徐红,叶丰,孟利民. 现代电子技术. 2006(16)
[3]网络处理器体系结构分析[J]. 王兴杰,葛敬国,张道庆,钱华林. 微电子学与计算机. 2006(05)
[4]一种减少内存访问延时的方法[J]. 李文,唐志敏. 计算机工程. 2006(03)
[5]视频解码芯片中DDR SDRAM控制器的设计[J]. 刘洋,林争辉. 计算机工程. 2006(01)
[6]一款嵌入式芯片总线仲裁器的设计和评估[J]. 鲍胜荣,吴旭凡,钟锐. 电子工程师. 2005(01)
[7]下一代网络设备核心单元——网络处理器应用研究[J]. 蔡一兵,石晶林. 电子技术应用. 2004(01)
[8]基于Internet的路由策略研究综述[J]. 贺红,袁胜忠,马绍汉. 计算机科学. 2003(08)
[9]ARM体系以及AMBA总线分析[J]. 周彩宝,刘应学. 计算机工程. 2003(05)
[10]有限状态机设计策略[J]. 王巍,高德远. 计算机工程与应用. 1999(07)
本文编号：3006116
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 技术背景与研究意义
1.2 课题简介及论文主要工作
1.3 论文章节安排
第二章 存储器及其在网络处理器中的应用概述
2.1 存储器技术概述
2.1.1 存储器分类
2.1.2 存储器技术指标
2.1.3 同步动态存储器技术概述
2.2 SDRAM 控制器
2.2.1 SDRAM 接口
2.2.2 SDRAM 内部参数
2.2.3 SDRAM 初始化
2.2.4 SDRAM 模式寄存器配置
2.2.5 SDRAM 命令
2.3 网络处理器中SDRAM 接口模块的设计要求与挑战
2.4 本章小结
第三章 多核共享存储结构的SDRAM 控制器设计
3.1 基于MPSoC 的异构并行多核共享SDRAM 控制器总体结构设计
3.2 SDRAM 控制器状态机设计
3.2.1 SDRAM 初始化状态机设计
3.2.2 SDRAM 读/写状态机设计
3.3 SDRAM 控制器配置寄存器定义
3.3.1 SDRAM 容量及行列地址配置
3.3.2 SDRAM 配置寄存器
3.4 本章小结
第四章 多核共享存储的控制仲裁与接口设计
4.1 对多处理器的分层优先级仲裁机制
4.1.1 固定优先级与时分复用机制
4.1.2 动态仲裁机制
4.2 命令队列存储器
4.2.1 异步FIFO 设计
4.2.2 数据转发引擎命令队列选择控制
4.2.3 反压机制
4.3 基于指令控制的块数据传输机制
4.4 处理器与SDRAM 接口设计
4.4.1 核心处理器ARM 与SDRAM 传输
4.4.2 数据转发引擎PE 与SDRAM 传输
4.4.3 快速总线接口FBI 与SDRAM 传输
4.5 本章小结
第五章 仿真验证与逻辑综合
5.1 功能验证方法
5.1.1 常见的验证方法
5.1.2 验证工具
5.2 控制器功能验证
5.2.1 SDRAM 配置寄存器装载
5.2.2 SDRAM 初始化仿真验证
5.2.3 SDRAM 读/写仿真验证
5.2.4 队列选择及仲裁机制仿真验证
5.2.5 指令译码和地址产生
5.2.6 块数据传输性能改进验证与分析
5.2.7 反压机制仿真验证
5.2.8 字节定位器仿真验证
5.3 控制器逻辑综合
5.3.1 时序报表
5.3.2 面积报表
5.3.3 功耗报表
5.4 本章小结
第六章 结束语
致谢
参考文献
研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]SDRAM存储器的交错机制及其应用[J]. 于银涛,赵昕,乔丽萍. 计算机工程与设计. 2008(21)
[2]基于图像处理的SDRAM通用接口设计[J]. 徐红,叶丰,孟利民. 现代电子技术. 2006(16)
[3]网络处理器体系结构分析[J]. 王兴杰,葛敬国,张道庆,钱华林. 微电子学与计算机. 2006(05)
[4]一种减少内存访问延时的方法[J]. 李文,唐志敏. 计算机工程. 2006(03)
[5]视频解码芯片中DDR SDRAM控制器的设计[J]. 刘洋,林争辉. 计算机工程. 2006(01)
[6]一款嵌入式芯片总线仲裁器的设计和评估[J]. 鲍胜荣,吴旭凡,钟锐. 电子工程师. 2005(01)
[7]下一代网络设备核心单元——网络处理器应用研究[J]. 蔡一兵,石晶林. 电子技术应用. 2004(01)
[8]基于Internet的路由策略研究综述[J]. 贺红,袁胜忠,马绍汉. 计算机科学. 2003(08)
[9]ARM体系以及AMBA总线分析[J]. 周彩宝,刘应学. 计算机工程. 2003(05)
[10]有限状态机设计策略[J]. 王巍,高德远. 计算机工程与应用. 1999(07)
本文编号：3006116
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