6核MPSoC原型設計.pdf

1、近年來，使用MPSoC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單處理器系統(tǒng)，在提高系統(tǒng)并行性方面顯示出了巨大的優(yōu)勢。提高SoC性能有四大技術發(fā)展方向：提高架構(gòu)執(zhí)行效率、多核設計、擴展性設計、深層次的功能整合。其中如何提高系統(tǒng)擴展性設計又成為多處理器系統(tǒng)芯片設計的關鍵。擴展性設計的含義不只是系統(tǒng)中處理器數(shù)目的多少，也不僅僅是系統(tǒng)芯片可達到接近線性的加速比。擴展性是一種技術，而且是一種設計原則。 本論文在已有的層次化總線通訊架構(gòu)的基礎上，設計了基于層次化總線通訊

2、架構(gòu)的6核MPSoC原型芯片，進行了資源擴展的研究以及多核間通訊總線可獨立擴展的研究。層次化總線通訊架構(gòu)包含本地子系統(tǒng)通訊層次和全局通訊層次。本地子系統(tǒng)通訊層次負責處理器與本地存儲器之間的通訊，全局通訊層次實現(xiàn)處理器對共享模塊的訪問。 本論文的研究工作受到以下項目的資助： 1.國家自然科學基金資助項目"集成電路NoC低功耗通訊協(xié)議?；A研究"(項目編號:60576034)2.教育部博士點基金資助項目"集成電路NoC中OC

3、N關鍵技術研究"(項目編號:20050359003)3.安徽省自然科學基金資助項目"嵌入式多核SoC基礎研究“（項目編號：070412031） 論文的主要內(nèi)容和取得的成果如下： 1)在RTL級設計了6核MPSoC系統(tǒng)架構(gòu)，重點闡述了基于雙層總線的片上通訊架構(gòu)的擴展平臺，并詳細介紹了各子模塊的擴展性設計方法。在給出設計思路的同時，論文進行了大量仿真驗證實驗。仿真結(jié)果表明，該通訊架構(gòu)的擴展性設計滿足了多處理器系統(tǒng)基本通訊功能

4、的要求。當系統(tǒng)架構(gòu)中擁有多個處理器的時候，各個處理器可借助該總線進行通訊，從而實現(xiàn)高效的任務協(xié)作。 2)以ALTERA公司StratixⅡEP2S180開發(fā)平臺為目標，對6核MPSoC進行FPGA原型驗證。以流水矩陣乘法為例，研究原型芯片在不同工作負載下的加速比變化。整個系統(tǒng)(包括硬件和應用程序)下載到單顆StratixⅡ EP2S180器件上，工作頻率為60MHz。FPGA資源利用率為52％，存儲單元占用率為24％。 3)實驗