6核MPSoC原型设计

摘要

近年来，使用MPSoC代替传统的单处理器系统，在提高系统并行性方面显示出了巨大的优势。提高SoC性能有四大技术发展方向：提高架构执行效率、多核设计、扩展性设计、深层次的功能整合。其中如何提高系统扩展性设计又成为多处理器系统芯片设计的关键。扩展性设计的含义不只是系统中处理器数目的多少，也不仅仅是系统芯片可达到接近线性的加速比。扩展性是一种技术，而且是一种设计原则。 本论文在已有的层次化总线通讯架构的基础上，设计了基于层次化总线通讯架构的6核MPSoC原型芯片，进行了资源扩展的研究以及多核间通讯总线可独立扩展的研究。层次化总线通讯架构包含本地子系统通讯层次和全局通讯层次。本地子系统通讯层次负责处理器与本地存储器之间的通讯，全局通讯层次实现处理器对共享模块的访问。 本论文的研究工作受到以下项目的资助： 1.国家自然科学基金资助项目

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1技术背景

1.2集成电路技术的发展规律

1.3以MPSoC为代表的多核技术将成为下一代集成电路的主流设计技术

1.4多核SoC设计技术的挑战

1.4.1硬件挑战

1.4.2软件挑战

1.5国内外相关研究进展

1.5.1国外研究概况

1.5.2国内研究概况

1.6本文的课题的研究动因

1.7本文的课题来源

1.8论文结构以及内容安排

第二章系统架构设计

2.1系统架构结构概述

2.2系统启动及通讯过程

2.3基于ARM处理器的本地子系统通讯层次

2.3.1 ARM处理器

2.3.2 ARM处理器总线接口描述

2.3.3本地存储器的设计

2.3.4局部总线

2.4基于AMBAAHB总线通讯架构的全局通讯层次。

2.4.1全局总线

2.4.2总线桥

2.4.3全局共享存储器

2.5小结

第三章MPSoC原型芯片设计

3.1 MPSoC原型芯片扩展性设计

3.2从设备模块的设计

3.2.1从设备存储器的设计

3.2.2本地存储器与局部AHB总线接口模块的设计

3.3通讯模块的扩展性设计

3.3.1仲裁器模块的设计

3.3.2译码器模块的设计

3.3.3数据通道模块的设计

3.4总线桥的设计

3.5小结

第四章实验验证

4.1实验目的

4.2系统级实验

4.2.1系统级功能验证方案

4.2.2功能验证结果

4.3原型芯片实验

4.3.1 FPGA原型验证的优点

4.3.2 Stratix Ⅱ EP2S180开发平台

4.3.3性能测试的原理

4.3.4性能测试计划

4.3.5 FPGA验证流程

4.3.6验证结果

4.3.7综合结果

4.3.8性能测试结果

4.4小结

第五章总结与展望

5.1论文总结

5.2展望

5.2.1处理器结构研究：同构还是异构

5.2.2处理器之间的通讯技术

5.2.3软件及支持环境

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文