多核体系结构中基于共享存储器与片上网络的通信技术研究

发布时间：2022-10-05 16:51

　　随着集成电路制造技术的发展,越来越多的核能够被整合在单一芯片中。这种多核芯片能够为系统提供高的计算能力和低的能量消耗。目前多核技术已经在主流应用中起着重要的作用。随着多核系统的兴起,一些问题也亟待解决,其中之一便是多核体系结构中的通信问题。多核体系结构中核间的数据交换、同步机制等都需要通过通信来实现。如果通信技术无法满足核间通信的需求,即使芯片内集成的核数越来越多,系统的整体性能也将被通信性能所限制而无法被充分利用,所以通信技术的研究对多核系统的发展至关重要。 目前多核体系结构中有两种主要的通信结构：一种是基于共享存储器结构,由于可重构系统的体系结构灵活多变,能够更全面、深入的对多核系统中的通信技术进行研究,所以在基于共享存储器结构方面,本文基于可重构系统展开研究；另一种是基于片上互连的结构,片上互连结构包括交叉开关、总线、片上网络等,与其它片上互连结构相比,片上网络更适用于核数较多、通信量较大的系统,所以在片上互连方面,本文针对片上网络进行研究。 本文基于以上两种通信结构,对多核系统中的通信效率和实时性问题进行了深入的研究。首先,在基于共享存储结构中,给出了两种新型的共享... 

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 多核体系结构中通信技术概述
        1.2.1 基于共享存储结构
        1.2.2 基于片上网络结构
    1.3 本文研究内容及贡献
    1.4 本文的组织结构
第2章 基于Impulse C的软硬件共享存储器通信方式的研究
    2.1 问题的提出
    2.2 相关工作
    2.3 共享存储器通信方式的改进
        2.3.1 原始的硬件结构
        2.3.2 改进的硬件结构
        2.3.3 改进的硬件结构与原开发流程的整合
    2.4 实验结果及分析
    2.5 小结
第3章 基于MMU技术的软硬件任务通信方法的研究
    3.1 问题的提出
    3.2 相关工作
    3.3 通信模型
    3.4 通信方法
        3.4.1 软件任务与硬件任务间的通信方法
        3.4.2 硬件任务与硬件任务间的通信方法
    3.5 HWMMU设计
        3.5.1 虚实地址转换
        3.5.2 访问权限控制
        3.5.3 互斥机制
    3.6 页表管理
    3.7 实验
    3.8 小结
第4章 片内多核与片外存储器通信性能的优化
    4.1 问题的提出
    4.2 相关工作
    4.3 SDRAM简介
    4.4 问题模型
    4.5 通信性能优化算法
        4.5.1 整体策略
        4.5.2 优化目标和约束
        4.5.3 优化算法
        4.5.4 时间复杂度
    4.6 支持存储访问的片上网络模拟器
    4.7 实验结果及分析
    4.8 本算法的扩展应用
    4.9 小结
第5章 片上网络有环通信集的实时调度
    5.1 问题的提出
    5.2 相关工作
    5.3 系统模型
    5.4 无环通信集的实时调度算法简介
    5.5 有环通信集的实时调度算法
        5.5.1 基于虚通道的实时调度
        5.5.2 基于时间隔离的实时调度
    5.6 实验
    5.7 小结
第6章 片上网络端到端任务截止期规划问题的研究
    6.1 问题的提出
    6.2 相关工作
    6.3 模型
        6.3.1 系统模型
        6.3.2 调度模型
    6.4 问题描述
    6.5 截止期规划算法
        6.5.1 递增算法
        6.5.2 递减算法
        6.5.3 快速搜索算法
    6.6 对比实验及结果分析
    6.7 小结
第7章 结论
    7.1 本文的主要贡献与结论
        7.1.1 基于共享存储结构
        7.1.2 基于片上网络结构
    7.2 进一步的工作
        7.2.1 基于共享存储结构
        7.2.2 基于片上网络结构
参考文献
致谢
攻博期间发表的论文
攻博期间参与的项目
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]片上网络路由算法综述[J]. 王芳莉,杜慧敏.  西安邮电学院学报. 2011(01)
[2]片上网络交换机制的研究[J]. 王峥,顾华玺,杨烨,乐天助.  中国集成电路. 2007(12)
[3]SHUM-UCOS:基于统一多任务模型可重构系统的实时操作系统[J]. 周博,王石记,邱卫东,彭澄廉.  计算机学报. 2006(02)
[4]可重构计算技术及其发展趋势[J]. 段然,樊晓桠,高德远,沈戈.  计算机应用研究. 2004(08)
[5]可重构计算机[J]. 黄海鹰,黄华.  微处理机. 1999(02)
[6]可重构计算技术[J]. 黄海鹰,常青,卢焕章.  电子技术应用. 1998(05)



本文编号：3686148