嵌入式可视媒体处理SoC的高效访存管理技术研究与实现
发布时间：2021-05-12 06:06
片上多核处理器是目前计算机体系结构技术发展的一个趋势。其应用范围覆盖工作站服务器、桌面计算机以及各种嵌入式设备,越来越广泛。它通过在单个芯片上集成多个处理器核,极大地增强了芯片的计算能力。同时,这也意味着处理器需要更多数据,对访存的要求更高。访存已成为影响多核处理器性能发挥的关键因素。片上多处理核的访存效率受到处理器体系结构、存储层次、互连组织、输入输出方式等因素的影响。目前多核处理器上常见的共享Cache结构、共享总线互连、交叉开关互连、片上网络互连等技术都是最初针对高性能处理器设计而出现的,当它们应用到嵌入式处理器设计领域时,由于受芯片面积、功耗、成本、性能等多方面因素制约,存在着效率低或者开销代价大等各种问题。本文结合嵌入式可视媒体处理SoC芯片EVMPSoC的研制需求,研究了面向嵌入式可视媒体处理SoC的异构多核处理器片上访存管理技术,设计并实现了EVMPSoC芯片的多通道高效访存子系统。本文的主要工作和贡献如下:1.借鉴现有的片上多处理器访存技术,提出并实现了一种EVMPSoC的多通道双位宽并行访存与通信结构。该结构有利于大批量连续数据快速传输,可有效支持多访存任务并行执行,...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 相关研究
1.2.1 面向嵌入应用的SoC 体系架构
1.2.2 嵌入式多核处理器的访存与通信
1.3 本文主要工作
1.4 论文结构
第二章 EVMPSOC 访存结构设计
2.1 EVMPSOC 处理器概述
2.1.1 总体架构
2.1.2 Wishbone 总线
2.2 访存结构设计
2.2.1 存储层次
2.2.2 输入/输出方式
2.2.3 模块划分及互连策略
2.2.4 详细互连结构
2.3 AMU 结构设计方案
2.4 本章小结
第三章 访存管理部件的设计实现技术
3.1 接口模块
3.2 通道寄存器模块
3.3 通道仲裁模块
3.4 AMU 传输引擎
3.4.1 二维事务与流水传输机制
3.4.2 内部模块框图
3.4.3 传输控制技术
3.4.4 地址生成逻辑
3.4.5 数据通路逻辑
3.4.6 计数控制逻辑
3.4.7 显存帧控制逻辑
3.5 传输性能分析
3.6 AMU 部件的逻辑综合与物理实现
3.6.1 逻辑综合与结果分析
3.6.2 物理实现与结果分析
3.7 本章小结
第四章 访存管理部件的验证
4.1 验证方法
4.1.1 软件模拟与FPGA 仿真
4.1.2 黑盒测试与白盒测试
4.1.3 子模块测试与父模块测试
4.2 基于MODELSIM 的模拟验证
4.2.1 模拟环境的构建
4.2.2 测试任务及结果分析
4.3 基于FPGA 的仿真验证
4.3.1 FPGA 仿真环境的构建
4.3.2 测试任务及结果分析
4.4 本章小结
第五章 EVMPSOC 的软件编程技术
5.1 EVMPSOC 的软件开发平台
5.2 EVMPSOC 上的多核编程
5.2.1 FFT 算法
5.2.2 多核任务分配
5.2.3 协处理核编程优化方法
5.2.4 结果分析
5.3 本章小结
第六章 结束语
6.1 全文工作总结
6.2 工作展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]片上网络体系结构的研究与进展[J]. 朱樟明,周端,杨银堂. 计算机工程. 2007(24)
博士论文
[1]多核处理器的访存模拟与优化技术研究[D]. 高翔.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]多媒体SoC中存储控制与片上通信的研究与实现[D]. 陈争胜.浙江大学 2007
[2]嵌入式异构多核体系的片上通信[D]. 陈国兵.浙江大学 2007
[3]微处理器体系结构级测试程序自动生成关键技术研究[D]. 朱丹.国防科学技术大学 2004
[4]面向SoC的USB控制器及通用IO控制器的IP核设计与实现[D]. 张建民.国防科学技术大学 2003
本文编号：3182882
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 相关研究
1.2.1 面向嵌入应用的SoC 体系架构
1.2.2 嵌入式多核处理器的访存与通信
1.3 本文主要工作
1.4 论文结构
第二章 EVMPSOC 访存结构设计
2.1 EVMPSOC 处理器概述
2.1.1 总体架构
2.1.2 Wishbone 总线
2.2 访存结构设计
2.2.1 存储层次
2.2.2 输入/输出方式
2.2.3 模块划分及互连策略
2.2.4 详细互连结构
2.3 AMU 结构设计方案
2.4 本章小结
第三章 访存管理部件的设计实现技术
3.1 接口模块
3.2 通道寄存器模块
3.3 通道仲裁模块
3.4 AMU 传输引擎
3.4.1 二维事务与流水传输机制
3.4.2 内部模块框图
3.4.3 传输控制技术
3.4.4 地址生成逻辑
3.4.5 数据通路逻辑
3.4.6 计数控制逻辑
3.4.7 显存帧控制逻辑
3.5 传输性能分析
3.6 AMU 部件的逻辑综合与物理实现
3.6.1 逻辑综合与结果分析
3.6.2 物理实现与结果分析
3.7 本章小结
第四章 访存管理部件的验证
4.1 验证方法
4.1.1 软件模拟与FPGA 仿真
4.1.2 黑盒测试与白盒测试
4.1.3 子模块测试与父模块测试
4.2 基于MODELSIM 的模拟验证
4.2.1 模拟环境的构建
4.2.2 测试任务及结果分析
4.3 基于FPGA 的仿真验证
4.3.1 FPGA 仿真环境的构建
4.3.2 测试任务及结果分析
4.4 本章小结
第五章 EVMPSOC 的软件编程技术
5.1 EVMPSOC 的软件开发平台
5.2 EVMPSOC 上的多核编程
5.2.1 FFT 算法
5.2.2 多核任务分配
5.2.3 协处理核编程优化方法
5.2.4 结果分析
5.3 本章小结
第六章 结束语
6.1 全文工作总结
6.2 工作展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]片上网络体系结构的研究与进展[J]. 朱樟明,周端,杨银堂. 计算机工程. 2007(24)
博士论文
[1]多核处理器的访存模拟与优化技术研究[D]. 高翔.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]多媒体SoC中存储控制与片上通信的研究与实现[D]. 陈争胜.浙江大学 2007
[2]嵌入式异构多核体系的片上通信[D]. 陈国兵.浙江大学 2007
[3]微处理器体系结构级测试程序自动生成关键技术研究[D]. 朱丹.国防科学技术大学 2004
[4]面向SoC的USB控制器及通用IO控制器的IP核设计与实现[D]. 张建民.国防科学技术大学 2003
本文编号：3182882
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