基于dsp的兩級cache低功耗研究與實現(xiàn).pdf

1、學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其它人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南昌大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名(手寫)：4勺汐&簽字日期：山口組年擴月乙白學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者

2、完全了解南昌大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本學(xué)位論文收錄到《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》，并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾提供信息服務(wù)。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書)學(xué)位論文作者簽名c手寫，球∥緩導(dǎo)師簽名。手寫

3、，：歸丟再鄱，【f簽字日期：夕時f眸期枷簽字日期：沙協(xié)年5月可6日摘要摘要DSP(digitalsignalprocessor)，是一種高速處理數(shù)字信號的微處理器。工作原理是把接收到的模擬信號，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行一系列處理(如削弱，加強，刪除)，最后再把數(shù)字信號解譯回模擬信號或具體環(huán)境。DSP己在交通、航空、網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然后隨著集成電路不斷飛躍前進，其處理速度越來越快，工藝不斷提高，集成度越來越大，

4、而相對于微處理器而言，存儲器讀寫速度的緩慢提高，兩者之間的速度差距越來越大，以至于存儲器的笨拙，嚴重導(dǎo)致了瓶頸問題的產(chǎn)生，從而制約著系統(tǒng)整體性能的提高。在微處理器和和存儲器之間加入一個容量小但速度快的高速緩存(Cache)能有效解決此問題。本文的主要研究工作是設(shè)計并實現(xiàn)一款DSP芯片的二級低功耗高速緩存。通過深入學(xué)習(xí)G1000的體系結(jié)構(gòu)和片內(nèi)兩級存儲結(jié)構(gòu)，研究了現(xiàn)代Cache的相關(guān)設(shè)計技術(shù)和低功耗理論，完成了兩級低功耗高速緩存(Cach

5、e)的設(shè)計與實現(xiàn)。其中，一級Cache采用哈佛結(jié)構(gòu)，把指令和數(shù)據(jù)分開，即一級指令Cache(L1P)齊D一級數(shù)據(jù)Cache(LID)，對LIP而言，GPU只能對其進行讀操作，沒有修改的權(quán)限；而對L1D，CPU采用兩組讀寫通路對其訪問，LID模塊的組織結(jié)構(gòu)為二組相聯(lián)映射結(jié)構(gòu)，采用偽LRU替換策略和寫回的寫策略，這種設(shè)計思路可有效提高了Cache命中率，提高讀寫速度；L2為二級cache，采用普林斯頓結(jié)構(gòu)，即指令和數(shù)據(jù)可以混合存放在一起，動

6、態(tài)有效地分配存儲空間，可在不增加容量的情況下提高命中率，為保證數(shù)據(jù)的一致性，利用Snoop查詢請求來維護LID、L1P與L2數(shù)據(jù)一致性。為降低Cache的功耗，本設(shè)計采用了基于偽LRU和Valid位的組預(yù)測算法和基于時間戳監(jiān)控的可重構(gòu)算法。最后對設(shè)計綜合優(yōu)化，系統(tǒng)仿真，上板調(diào)試，兩級Cache控制器很好的完成了其在整個芯片中的所承擔(dān)的功能。本文的創(chuàng)新之處：Cache設(shè)計中常用的替換算法，提出了偽LRU替換算法，該算法是基于最近最少使用算