多核网络处理器共享存储控制系统设计与优化

摘要

本文针对片上多核网络处理器的结构对多核共享存储控制系统进行了设计与优化。主要设计完成了共享存储控制器片上接口队列结构、基于优先级的存储访问指令仲裁模块、多处理器与存储器进行数据交互的推拉引擎结构、存储控制器接口等核心模块功能。重点研究了共享存储控制器与多线程包处理引擎之间的异步访存方式、片上包缓冲结构RFIFO和TFIFO与存储控制器之间实现数据直接转发的DMA通道。
　　 考虑到对存储器长时间的访存延时，本文结合片上多核网络处理器对片外存储器充当转发表和数据包缓冲的需求，对共享存储控制器的结构进行了优化和改进，通过增加指令预取电路和对存储控制接口的改进可实现对SDRAM存储器的动态优化，根据连续指令地址信息动态选择同行同bank优化或bank交错优化方案，最大限度利用了可以优化的指令。
　　 最后并将共享存储控制系统的RTL级电路在XDNP多核网络处理器验证平台上进行了功能验证，结果表明控制的各个功能模块设计正确，能够完成多核处理器对片外SDRAM的访问。性能分析表明指令预取电路结构支持的动态优化方式比静态优化方式对存储器性能提升的效果更大。并且优化性能随着指令数的增加而增加，在连续执行指令数大于35以后，由于系统固有发送微包程序指令的限制系统性能提升效果达到稳定，系统性能最大可以提升到45％。