网络处理器中多核共享SDRAM控制器的研究与设计

发布时间：2022-02-16 07:15

　　随着计算机体系结构、电路设计技术和集成电路制造工艺的发展,处理器的性能飞速增长,为了使系统的整体性能达到最佳,必须设计合理高效的存储系统。其中SDRAM存储器时序要求复杂,必须严格设计SDRAM控制器,否则微小的错误即可导致数据存取出错。本文研究了网络处理器中多核共享SDRAM控制器的设计与实现。在多核多线程网络处理器中,SDRAM控制器不仅要支持基本功能如初始化、读、写、刷新、预充电等,还需要存储和仲裁多个模块的访问请求,支持多线程的访问。固定优先级、时分复用法和动态仲裁相结合的仲裁算法有效地解决多个模块共享SDRAM存储器访问请求的公平响应问题。本文详细研究分析了SDRAM控制器与核心处理器、数据转发引擎及快速总线接口FBI模块的数据传输机制,确保SDRAM存储器与其他模块能够正确地进行数据传输。通过采用open page优化和奇偶bank interleaving策略,减少预充电和行列选通的延时,提高数据传输效率。Open page优化能将访存延迟减少10%左右,奇偶bank interleaving的优化效果更为明显,可高达48%。SDRAM控制器包含指令寄存与仲裁、译码、SD... 

【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】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 网络处理器概述
        1.1.1 网络处理器的性能提升
        1.1.2 网络处理器对存储系统的要求
        1.1.3 网络处理器与储存器之间性能的差距
    1.2 课题背景来源及其意义
    1.3 论文的章节安排
第二章 SDRAM 控制器的结构与实现
    2.1 网络处理器的结构
        2.1.1 网络处理器的总体结构
        2.1.2 网络处理器的存储系统
    2.2 SDR SDRAM 标准接口协议
        2.2.1 SDRAM 总线
        2.2.2 SDRAM 总线命令
    2.3 SDRAM 读写操作时序
        2.3.1 初始化过程
        2.3.2 SDRAM 读写时序
    2.4 SDRAM 控制器的结构
        2.4.1 SDRAM 控制器的外部系统结构
        2.4.2 SDRAM 控制器的内部结构
    2.5 本章小结
第三章 SDRAM 控制器的数据传输
    3.1 SDRAM 控制器与STRONGARM 的数据传输
        3.1.1 StrongARM 写操作
        3.1.2 StrongARM 读操作
    3.2 SDRAM 控制器与PE 的数据传输
        3.2.1 write 写指令
        3.2.2 read 读指令
    3.3 SDRAM 控制器与FBI 的数据传输
        3.3.1 r_fifo_rd
        3.3.2 t_fifo_wr
    3.4 本章小结
第四章 SDRAM 控制器的优化
    4.1 SDRAM 控制器的open page 优化
    4.2 SDRAM 控制器的奇偶bank interleaving 优化
    4.3 本章小结
第五章 SDRAM 控制器的验证
    5.1 SDRAM 控制器的验证平台
    5.2 SDRAM 控制器功能验证工具
    5.3 SDRAM 控制器功能验证
        5.3.1 SDRAM 控制器与PE 的数据传输验证
        5.3.2 SDRAM 控制器与FBI 的数据传输验证
        5.3.3 刷新验证
    5.4 SDRAM 控制器的FPGA 验证
    5.5 本章小结
第六章 结束语
    6.1 工作总结
    6.2 工作的不足之处和未来工作展望
致谢
参考文献
研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]高速SDRAM控制器的嵌入式设计[J]. 邓耀华,刘桂雄,吴黎明.  计算机工程. 2010(16)
[2]多核处理器片上存储系统研究[J]. 黄安文,高军,张民选.  计算机工程. 2010(04)
[3]面向逻辑设计的SDRAM控制器性能度量模型[J]. 潘光荣,王沁,齐悦,余美强.  计算机应用研究. 2009(09)
[4]具有时间隐藏特性的数据块读写SDRAM控制器[J]. 王斌,熊志辉,陈立栋,谭树人,张茂军.  计算机工程. 2009(04)
[5]一种异构多核处理器的并行流存储结构[J]. 邓让钰,陈海燕,窦强,徐炜遐,谢伦国,戴泽福,李永进,夏军,罗莉,张民选.  电子学报. 2009(02)
[6]基于FPGA的DDR SDRAM控制器设计[J]. 石振明,王成,陈蜀宇.  微处理机. 2008(06)
[7]一种简易SDRAM控制器的设计方法[J]. 林志煌,解梅.  现代电子技术. 2008(16)
[8]基于SOC的SDRAM控制器的分析与设计[J]. 李瑞,赵建明,冀力强.  信息技术. 2007(12)
[9]SDRAM通用控制器的FPGA模块化设计[J]. 李刚,李智.  电子产品世界. 2007(08)
[10]多核多线程处理器存储技术研究进展[J]. 屈文新,樊晓桠,张盛兵.  计算机科学. 2007(04)

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]网络处理器中SDRAM存储器接口模块设计研究[D]. 武颖奇.西安电子科技大学 2010
[2]龙芯2号片外存储系统性能分析[D]. 解咏梅.中国科学院研究生院（计算技术研究所） 2004



本文编号：3627607