多核處理器原型驗證平臺的研究與實現(xiàn).pdf

1、傳統(tǒng)單核處理器采用超標量和流水結(jié)構(gòu)提高處理器的主頻，充分開發(fā)指令級的細粒度并行以提高性能。但是在當(dāng)前技術(shù)條件下，如果再單純借助于提高主頻獲取性能，會遇到不可逾越的功耗和熱量瓶頸。隨著集成電路制造工藝水平的迅猛提高，片上可以集成的晶體管數(shù)目日益增多，體系結(jié)構(gòu)設(shè)計者轉(zhuǎn)而在芯片內(nèi)集成多個相對簡單的處理器核，尋求應(yīng)用程序的粗粒度并行，進而提高性能。 在芯片設(shè)計過程中，仿真和驗證最耗時但又非常重要。由于芯片日益復(fù)雜，片上集成的處理器核的數(shù)

2、目越來越多，傳統(tǒng)的軟件仿真驗證非常耗時，已不能適應(yīng)芯片開發(fā)周期同益縮短的趨勢。FPGA為設(shè)計人員提供了快速原型建模的條件，基于FPGA開發(fā)的芯片驗證仿真平臺的運行速度接近于真實芯片，逐漸成為驗證人員的首選。本文以中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所先進微系統(tǒng)組的片上多核處理器研究課題(Godson-T)為背景，對基于FPGA的多核處理器原型驗證平臺展開了研究，并實現(xiàn)了Godson-T原型驗證平臺的雛形。本文闡述了該平臺的原理、設(shè)計思路和設(shè)計難點，主

3、要工作如下： 1.針對Godson-T實現(xiàn)了一個程序加載器，其功能是把Runtime系統(tǒng)和經(jīng)過交叉編譯后生成的可執(zhí)行文件下載到FPGA的硬件設(shè)計上。 2.基于PCI接口實現(xiàn)了原型驗證板的驅(qū)動程序。作為軟件接口和硬件平臺之間的橋梁，設(shè)備驅(qū)動提供了一系列的調(diào)用接口，為軟件層的擴展提供了必要條件，同時在內(nèi)核的支持下把軟件層的命令翻譯成硬件信號發(fā)送到地址總線、命令總線和控制總線上傳遞給硬件。 3.針對Godson-T、設(shè)

4、計了硬件I/O接口。由于Godson-T相對宿主機而言是一個獨立的系統(tǒng)，擁有自身的處理器、內(nèi)存和內(nèi)部總線，因此由宿主機傳送過來的信號必須經(jīng)過一個轉(zhuǎn)換器解析成Godson-T可識別的數(shù)據(jù)包。 4.Godson-T原型驗證平臺為軟硬件協(xié)同設(shè)計和驗證提供一個黑盒平臺。最后，在此平臺上對Godson-T進行了從模塊級到系統(tǒng)級的驗證，目前的工作進展是可以在此平臺上運行并行程序。 處理器的仿真驗證是一項極其復(fù)雜的工作。本文實現(xiàn)的原型