SOC存储子系统高层建模及DDR控制器访存调度策略的研究和设计

发布时间：2017-04-20 04:06

  本文关键词：SOC存储子系统高层建模及DDR控制器访存调度策略的研究和设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着处理器和存储器性能增长速度的差距逐渐增大,存储器性能的好坏逐渐成为影响SOC系统性能的重要因素。优化DDR控制器访存调度算法和DDR控制器页策略是改进DDR存储器性能的关键,设计合理的访存调度算法和页策略将很大程度上优化SOC系统的性能。本文将在SOC存储子系统高层建模的基础上优化DDR控制器访存调度算法,SOC存储子系统高层建模使用美国马里兰大学开发的开源模拟器DRAMSim2。本文通过对其源代码进行修改裁剪,在DRAMSim2原有轮询调度算法基础上,增加优先级调度策略,形成基于轮询机制的优先级调度算法,改进原始DRAMSim2版本中仅支持固定开页和闭页的页策略,实现了动态开闭页切换的功能。针对基于轮询机制的访存调度算法存在的问题,将轮询调度算法和优先级调度算法的特点结合,在DRAMSim2中设计实现了基于轮询机制的优先级调度算法,DDR控制器的访存性能得到显著提升,改进的基于轮询机制的优先级调度算法对系统延迟性能的提升在15-30%。针对DRAMSim2中的静态页管理策略,采用实验对比开页策略、闭页策略和动态开闭页策略在延迟和功耗上的差距,改进的动态开闭页策略平衡了开页策略和闭页策略的延迟和功耗。SOC存储子系统高层建模以其高效快速的特点,正被越来越多地应用于DDR控制器访存调度算法的研究和改进中。本文优化的DRAMSim2,能应用于研究复杂DDR控制器访存调度算法和动态页策略,满足比原始版本更多样的研究需求。
【关键词】：片上系统 DDR控制器 DRAMSim2 访存调度算法 轮询 页策略
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题背景与意义9-10
• 1.1.1 课题研究的背景9
• 1.1.2 论文的意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 SOC存储子系统高层建模的研究现状10-12
• 1.2.2 DDR控制器访存调度算法的研究现状12-13
• 1.2.3 DDR控制器页策略的研究现状13-14
• 1.3 研究内容与设计指标14
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 设计指标14
• 1.4 论文组织14-17
• 第二章 存储系统的工作原理17-31
• 2.1 存储系统概述17
• 2.2 DDR颗粒简介17-19
• 2.2.1 半导体存储器DRAM17-18
• 2.2.2 DDR颗粒的工作过程18-19
• 2.3 DDR存储控制器19-29
• 2.3.1 宏观调度20-22
• 2.3.2 微观调度22-28
• 2.3.3 DRAMSim2中访存调度策略存在的问题28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 DDR控制器访存调度算法和页策略优化设计31-41
• 3.1 基于轮询机制调度算法的改进31-34
• 3.1.1 DRAMSim2中实现的轮询调度算法31-32
• 3.1.2 改进的基于轮询机制的优先级调度算法32-34
• 3.2 DRAMSIM2页策略改进设计34-39
• 3.2.1 感知放大器的设计改进依据34
• 3.2.2 DRAMSim2的页策略34-35
• 3.2.3 可适配动态页策略35-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第四章 DDR控制器访存调度算法和页策略的改进设计与建模41-57
• 4.1 DRAMSIM2的原理与结构41-47
• 4.1.1 DRAMSim2模拟器简介41
• 4.1.2 DRAMSim2的结构41-43
• 4.1.3 DRAMSim2的基本参数43-47
• 4.2 DRAMSIM2的核心类设计47-50
• 4.2.1 CPU模型类47-48
• 4.2.2 DDR控制器类48-50
• 4.2.3 DDR颗粒类50
• 4.3 针对DRAMSIM2命令队列的优化设计50-53
• 4.4 编码实现53-56
• 4.4.1 基于轮询机制的优先级调度算法的编码实现53-54
• 4.4.2 可适配的动态页策略的编码实现54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 模型的仿真验证与分析57-69
• 5.1 仿真环境搭建57-59
• 5.1.1 仿真环境57-58
• 5.1.2 基准测试程序简介58-59
• 5.2 测试结果及分析59-68
• 5.2.1 DRAMSim2原始版本性能分析59-60
• 5.2.2 仿真原理介绍60-61
• 5.2.3 访存调度算法的改进设计测试61-63
• 5.2.4 页策略改进的测试63-66
• 5.2.5 测试结果与设计指标的对比66-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 作者的成果77

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