同构多处理器片上网络互连的设计

摘要

集成电路工艺的发展,使得单块芯片上的处理资源越来越多,由于功耗与性能方面的考虑,处理资源的分配由原来的少数几个强大的核向众多小核演变,再加上全局连线在亚深微米下的延时与功耗问题,总线这种互连变得不再合适。片上网络将宏观网络中数据包交换与路由机制引入到单块芯片上,用于众多IP核的互连,它具有可扩展性好、结构规整、模块性好等优点,再随着3D IC工艺的发展,成为一种广泛研究的技术。本课题设计了同构多处理器与片上网络互连的接口,建立了一个以片上网络互连的多处理器系统。主要研究了在片上网络互连的多处理器系统中,如何解决内存成为系统性能瓶颈的问题。课题将分布式共享内存的概念运用到片上网络中,并通过一些软件的方法进行针对这一结构的优化配置,最后在多线程程序的测试中,观察到了性能提升和网络吞吐率的增加。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 片上网络

1.1.2 同构多处理器

1.2 研究现状

1.3 研究目标与主要内容

1.4 本文组织结构

第二章 同构多处理器片上网络互连结构

2.1 硬件结构

2.2 分布式共享存储

2.3 互连的软硬件架构

第三章 片上网络路由器设计

3.1 虫洞交换技术

3.2 虚通道技术

3.3 路由器内数据流

3.4 路由控制

第四章 网络适配器设计

4.1 IP 核接口：VCI 插座标准

4.1.1 VCI 的模式

4.1.2 VCI 的信号

4.1.3 VCI 的时序

4.2 片上网络接口

4.3 适配器内部逻辑

4.3.1 发起设备的网络适配器

4.3.2 目标设备的网络适配器

第五章 分布式共享存储

5.1 分布式共享存储系统结构

5.2 片上网络中的分布式共享存储

5.3 控制程序段的装入

5.4 进一步控制程序代码的装入

5.5 分布式共享存储中的Cache 一致性问题

第六章 实验与性能

6.1 实验环境

6.1.1 Soclib IP 核仿真库

6.1.2 Nirgam 片上网络

6.1.3 Mutek 轻量级操作系统

6.2 分布式共享存储的划分策略

6.2.1 多线程测试程序的并行化

6.2.2 内存分块策略

6.3 实验结构

6.4 实验结果与分析

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表论文