网络处理器系统中SDRAM控制器电路设计与仲裁优化研究
发布时间：2022-12-18 05:40
慢速内存访问成为提升网络处理器系统性能的重要瓶颈之一,因此SDRAM控制器性能的高低对整个网络处理器系统至关重要。本文的设计思路将SDRAM控制器设计划分为两个阶段: 第一阶段:单核处理体系结构中SDRAM控制器的实现;功能上保证片外SDRAM能够正确响应来自单个主机的初始化、读、写、突发式读写、刷新、预充电、掩码等操作。 第二阶段:多核共享体系结构中SDRAM控制器的实现;本文采用异步FIFO结构实现对各个多处理器发送指令的存储;同时基于顺序机制、轮循机制两种仲裁策略,准确及时地实现多个主设备的访问请求;最后采用行列地址宽度可配置技术实现SDRAM控制器的通用性。 接着考虑到仲裁算法对整个系统性能的影响,本文采用一种可提高内存访问性能的优先级分层仲裁策略,并通过隐藏Bank预充电时延提高内存访问效率。 论文完成了多核共享内存的SDRAM控制器设计和各模块的硬件语言描述,完成了模块级和系统级的功能仿真,并在FPGA平台上进行了验证。结果表明,SDRAM控制器能很好地与片外SDRAM协同工作,同时采用延时隐藏策略的SDRAM控制器性能提升最大可达4...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 课题研究背景简介
1.2 SDRAM控制器发展应用现状研究
1.3 课题研究的创新点及关键技术
1.4 论文整体构架
第二章 单核体系结构中SDRAM控制器工作原理
2.1 SDRAM内存基本结构
2.1.1 物理Bank
2.1.2 芯片位宽
2.1.3 逻辑Bank与芯片位宽
2.1.4 内存芯片的容量
2.2 SDRAM控制器控制方式
2.2.1 SDRAM控制器初始化
2.2.2 SDRAM行列地址映射转化
2.2.3 列读写操作
2.2.4 刷新操作
2.2.5 预充电操作
2.2.6 突发长度
2.2.7 数据掩码
2.3 SDRAM控制器的结构原理
2.4 本章小结
第三章 网络处理系统中SDRAM控制器关键技术实现方案
3.1 网络处理器系统中SDRAM控制单元的应用
3.2 总体设计方案
3.2.1 仲裁器系统的实现方案
3.2.2 指令存储队列的实现方案
3.2.3 存储容量大小可配置寄存器实现方案
3.3 本章小结
第四章 SDRAM控制器电路设计实现
4.1 多核共享访问SDRAM仲裁器硬件实现
4.1.1 多核共享工作模式
4.1.2 仲裁器操作状态机
4.1.3 仿真验证平台的搭建及仿真结果
4.2 FIFO结构实现指令存储队列
4.2.1 SDRAM控制器系统中的指令队列及分类
4.2.2 指令存储单元接口信号描述
4.2.3 指令存储队列的仿真验证结果
4.3 存储容量可配置通用性实现
4.4 本章小结
第五章 基于奇偶优化原理的仲裁优化技术
5.1 奇偶优化原理
5.1.1 连续访问同一bank中同一行时的优化
5.1.2 连续交替访问奇偶bank时的优化
5.2 基于奇偶优化原理的改进仲裁器设计
5.3 验证平台搭建及优化结果分析
5.4 本章小结
第六章 工作总结与展望
6.1 论文主要内容
6.2 设计工作总结
6.3 课题研究创新点
6.4 工作不足之处与展望
致谢
参考文献
研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]面向片上系统的高性能SDRAM控制器设计[J]. 张宇,时龙兴,王学香,黄少珉. 固体电子学研究与进展. 2007(03)
[4]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)
[5]片上系统中外部存储控制器的设计与优化[J]. 罗欣武,戎蒙恬,刘文江. 上海交通大学学报. 2007(06)
[6]用于HDTV视频解码器的高性能SDRAM控制器[J]. 赵强,罗嵘,汪蕙,杨华中. 电子与信息学报. 2007(06)
[7]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)
[8]HDTV SOC系统中SDRAM控制器的设计[J]. 沈东,王峰,余松煜. 微计算机信息. 2006(14)
[9]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)
[10]嵌入式处理器中SDRAM控制器的指令FIFO设计及优化[J]. 王镇,潘江涛,杨军. 电路与系统学报. 2005(02)
本文编号：3721458
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 课题研究背景简介
1.2 SDRAM控制器发展应用现状研究
1.3 课题研究的创新点及关键技术
1.4 论文整体构架
第二章 单核体系结构中SDRAM控制器工作原理
2.1 SDRAM内存基本结构
2.1.1 物理Bank
2.1.2 芯片位宽
2.1.3 逻辑Bank与芯片位宽
2.1.4 内存芯片的容量
2.2 SDRAM控制器控制方式
2.2.1 SDRAM控制器初始化
2.2.2 SDRAM行列地址映射转化
2.2.3 列读写操作
2.2.4 刷新操作
2.2.5 预充电操作
2.2.6 突发长度
2.2.7 数据掩码
2.3 SDRAM控制器的结构原理
2.4 本章小结
第三章 网络处理系统中SDRAM控制器关键技术实现方案
3.1 网络处理器系统中SDRAM控制单元的应用
3.2 总体设计方案
3.2.1 仲裁器系统的实现方案
3.2.2 指令存储队列的实现方案
3.2.3 存储容量大小可配置寄存器实现方案
3.3 本章小结
第四章 SDRAM控制器电路设计实现
4.1 多核共享访问SDRAM仲裁器硬件实现
4.1.1 多核共享工作模式
4.1.2 仲裁器操作状态机
4.1.3 仿真验证平台的搭建及仿真结果
4.2 FIFO结构实现指令存储队列
4.2.1 SDRAM控制器系统中的指令队列及分类
4.2.2 指令存储单元接口信号描述
4.2.3 指令存储队列的仿真验证结果
4.3 存储容量可配置通用性实现
4.4 本章小结
第五章 基于奇偶优化原理的仲裁优化技术
5.1 奇偶优化原理
5.1.1 连续访问同一bank中同一行时的优化
5.1.2 连续交替访问奇偶bank时的优化
5.2 基于奇偶优化原理的改进仲裁器设计
5.3 验证平台搭建及优化结果分析
5.4 本章小结
第六章 工作总结与展望
6.1 论文主要内容
6.2 设计工作总结
6.3 课题研究创新点
6.4 工作不足之处与展望
致谢
参考文献
研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]面向片上系统的高性能SDRAM控制器设计[J]. 张宇,时龙兴,王学香,黄少珉. 固体电子学研究与进展. 2007(03)
[4]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)
[5]片上系统中外部存储控制器的设计与优化[J]. 罗欣武,戎蒙恬,刘文江. 上海交通大学学报. 2007(06)
[6]用于HDTV视频解码器的高性能SDRAM控制器[J]. 赵强,罗嵘,汪蕙,杨华中. 电子与信息学报. 2007(06)
[7]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)
[8]HDTV SOC系统中SDRAM控制器的设计[J]. 沈东,王峰,余松煜. 微计算机信息. 2006(14)
[9]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)
[10]嵌入式处理器中SDRAM控制器的指令FIFO设计及优化[J]. 王镇,潘江涛,杨军. 电路与系统学报. 2005(02)
本文编号：3721458
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