多核DSP中并發(fā)共享存儲(chǔ)與快速DMA結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著DSP廣泛應(yīng)用于嵌入式領(lǐng)域，單核DSP已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模計(jì)算要求，這使得單核DSP逐漸地向多核DSP發(fā)展。如何為多核DSP快速供應(yīng)數(shù)據(jù)，是發(fā)展多核高性能DSP面臨著迫切需要解決的問(wèn)題之一。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，并發(fā)共享存儲(chǔ)器是發(fā)揮多核DSP運(yùn)算性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，同時(shí)將DMA移植到核內(nèi)改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，大大地提高多核DSP的整體性能。X_DSP是我校自主設(shè)計(jì)一款高性能浮點(diǎn)多核 DSP芯片。X_DSP中 PSMC（Parallel Shar

2、ed Memory）與 IDMA（Internal Direct Memory Access）的設(shè)計(jì)是本課題的主要任務(wù)。根據(jù)X_DSP的設(shè)計(jì)要求，課題的主要工作內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　　1、完成了PSMC部件的邏輯設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中圍繞著提高PSMC整體性能為目標(biāo)，以改善多核之間通信帶來(lái)的延時(shí)。DSPxL2接口采用流水化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)無(wú)阻塞，具有很高的數(shù)據(jù)吞吐率。對(duì)分體技術(shù)進(jìn)行深入地研究，將PSMC中存儲(chǔ)體劃分多個(gè)Ba

3、nk體。每個(gè)Bank體使用獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線，并采用了連續(xù)編址和交叉編址的混合編址模式，降低了訪問(wèn)沖突率。帶寬管理中，應(yīng)用了“可配優(yōu)先級(jí)+時(shí)間片輪轉(zhuǎn)”策略保證了數(shù)據(jù)訪問(wèn)的服務(wù)質(zhì)量。同時(shí)采用“雙層鎖”結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)存儲(chǔ)器，增強(qiáng)了共享存儲(chǔ)器與外部存儲(chǔ)器的安全性。
　　2、完成了IDMA部件的邏輯設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中 IDMA支持雙通道并發(fā)操作，采用“可配置優(yōu)先級(jí)+令牌輪轉(zhuǎn)”策略滿(mǎn)足了雙通道并發(fā)沖突訪問(wèn)均衡性的要求，以及兼顧了其他請(qǐng)求訪問(wèn)的公平

4、性。針對(duì)通道控制器存在傳輸?shù)刂凡贿B續(xù)而導(dǎo)致傳輸慢的問(wèn)題，本文提出了“基于分組+流水化”策略有效地提高傳輸速度。根據(jù)數(shù)據(jù)接口傳輸粒度不同，兩個(gè)通道的高速緩存采用不同的實(shí)現(xiàn)方式，有利于減少芯片面積的開(kāi)銷(xiāo)。另外，對(duì)于寫(xiě)高速緩存時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，避免無(wú)效數(shù)據(jù)寫(xiě)入高速緩存，減少緩存中的數(shù)據(jù)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，降低了動(dòng)態(tài)功耗的開(kāi)銷(xiāo)。
　　3、完成了PSMC部件和IDMA部件的驗(yàn)證與邏輯綜合。驗(yàn)證是保證邏輯設(shè)計(jì)的正確性，本文采用了層次化驗(yàn)證方法，即模塊級(jí)

5、驗(yàn)證、部件級(jí)驗(yàn)證和系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。應(yīng)用了覆蓋率來(lái)保證每一層驗(yàn)證的完備性?；?5納米標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了PSMC部件和IDMA部件的邏輯綜合。針對(duì)邏輯綜合出現(xiàn)的關(guān)鍵路徑問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整流水站進(jìn)行優(yōu)化，解決了時(shí)序違反問(wèn)題。在保證時(shí)序滿(mǎn)足的前提條件下，調(diào)整綜合約束和綜合選項(xiàng)對(duì)面積進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化。優(yōu)化后 PSMC總面積降低了23.60％，IDMA總面積降低了14.40%，同時(shí)滿(mǎn)足了PSMC在500MHz時(shí)鐘頻率下正常工作；IDMA在1GHz時(shí)鐘頻率下正