嵌入式MPSoC的片上數(shù)據(jù)內(nèi)存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷提高以及嵌入式應(yīng)用的飛速發(fā)展，在高性能嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用MPSoC結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。由于嵌入式系統(tǒng)是“嵌入到對(duì)象體系中的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，它強(qiáng)調(diào)的是面向具有應(yīng)用的性能最優(yōu)；而MPSoC的片上內(nèi)存結(jié)構(gòu)與其性能、功耗、成本等幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)直接相關(guān)，并且已經(jīng)成為系統(tǒng)性能提高的一個(gè)瓶頸。因此，如何設(shè)計(jì)MPSoC的片上內(nèi)存結(jié)構(gòu)使得它針對(duì)具有應(yīng)用性能最優(yōu)，已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本文主要研

2、究了嵌入式 MPSoC的片上數(shù)據(jù)內(nèi)存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括多核間的任務(wù)分配與調(diào)度、多核間的片上內(nèi)存容量劃分和單核上的片上內(nèi)存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并且在設(shè)計(jì)MPSoC的片上內(nèi)存時(shí)，為了取得針對(duì)具有應(yīng)用的性能最優(yōu)，采用的是軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法，也就是在一定設(shè)計(jì)目標(biāo)下進(jìn)行硬件和軟件的聯(lián)合優(yōu)化。
　　本文首先對(duì)嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要用到的基準(zhǔn)測(cè)試程序和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)仿真器做了詳細(xì)的介紹和分析，然后針對(duì)上述三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)分別做了詳細(xì)的研究和優(yōu)化。第一

3、，在多核間任務(wù)分配與調(diào)度的研究中，本文提出了一種提出了一種基于整數(shù)線(xiàn)性規(guī)劃（ILP）的MPSoC核間數(shù)據(jù)DMA傳輸優(yōu)化算法。該算法集成任務(wù)并行和數(shù)據(jù)并行、DMA片上片外數(shù)據(jù)搬運(yùn)和DMA核間數(shù)據(jù)搬運(yùn)、DMA數(shù)據(jù)預(yù)取于一體，從而很好的解決了媒體應(yīng)用在MPSoC上的任務(wù)分配和數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化問(wèn)題，并且也為下一步的MPSoC片上數(shù)據(jù)內(nèi)存的容量劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了軟件方面的準(zhǔn)備和基礎(chǔ)。第二，在多核間片上內(nèi)存容量劃分的研究中，本文提出了一種基于ILP的

4、片上數(shù)據(jù)內(nèi)存容量劃分算法。該算法的核心思想是實(shí)際處理時(shí)間長(zhǎng)的核劃分更多的片上數(shù)據(jù)內(nèi)存，實(shí)際處理時(shí)間短的核劃分較少的片上數(shù)據(jù)內(nèi)存，目標(biāo)是使得每個(gè)核的實(shí)際處理時(shí)間接近一致，以進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。第三，在單核片上數(shù)據(jù)內(nèi)存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究中，本文提出了一種片上數(shù)據(jù)內(nèi)存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探索算法。該算法是一個(gè)通用的片上內(nèi)存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全搜索算法，目的是讓處理器上被分配任務(wù)的數(shù)據(jù)特征與其片上數(shù)據(jù)內(nèi)存結(jié)構(gòu)更匹配，以進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。最后，通過(guò)這三個(gè)算法的綜合設(shè)計(jì)