基于多核包處理器的高速數(shù)據(jù)交換總線設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)高速的發(fā)展和微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)處理器作為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心設(shè)備，正在沿著MPSoC(多核片上系統(tǒng))的方向發(fā)展?？删幊潭嗑€程數(shù)據(jù)處理單元由于其高效的多任務(wù)并行處理機(jī)制和高度的靈活性，使網(wǎng)絡(luò)處理器在面對(duì)不斷更新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和快速增加的網(wǎng)絡(luò)帶寬時(shí)具有更強(qiáng)的處理能力。作為網(wǎng)絡(luò)處理器的數(shù)據(jù)交換樞紐，數(shù)據(jù)交換總線承載著交換接口資源和多核處理單元以及SDRAM單元之間眾多的數(shù)據(jù)通路和控制通路，因此數(shù)據(jù)交換總線是決定網(wǎng)絡(luò)處理器性能的關(guān)鍵

2、單元之一。如何設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交換總線對(duì)于高性能網(wǎng)絡(luò)處理器系統(tǒng)顯得至關(guān)重要。
　　 本文重點(diǎn)研究了在并行多線程包處理系統(tǒng)中的高速數(shù)據(jù)交換總線的若干關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)交換總線采用了并行的推拉結(jié)構(gòu)，通過(guò)接收并執(zhí)行包處理單元和SDRAM單元發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸參考指令或DMA請(qǐng)求，完成各種數(shù)據(jù)和控制信息的傳輸；采取了接口資源的異步訪問(wèn)和線程的信號(hào)喚醒機(jī)制以及IP數(shù)據(jù)緩沖單元與SDRAM之間的高效DMA傳輸機(jī)制，從而有效隱藏了快速總線接口(F

3、ast BusInterface)資源的訪問(wèn)延時(shí)；通過(guò)對(duì)傳輸請(qǐng)求和傳輸指令的分類緩沖，并對(duì)各緩沖隊(duì)列中的任務(wù)設(shè)置合理的優(yōu)先級(jí)，使數(shù)據(jù)交換總線的帶寬得到充分利用；采用傳輸指令控制的流水線結(jié)構(gòu)提高了傳輸任務(wù)的執(zhí)行效率。
　　 本文完成了數(shù)據(jù)交換總線的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案及其RTL級(jí)描述，并完成了數(shù)據(jù)交換總線全面的功能驗(yàn)證和FPGA驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)交換總線的性能評(píng)估可知，在工作頻率為200MHz的情況下，其理論帶寬和在網(wǎng)絡(luò)處理器系統(tǒng)中的實(shí)際統(tǒng)