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基于GALS的多核互连及任务调度策略研究

论文摘要

伴随着超大规模集成电路(VLSI)设计技术的进步和对数字信号处理器(DSP)性能要求的提高,多核DSP的出现是技术发展和应用需求的必然产物。由于多核DSP的复杂性,以往的总线技术已经不再适应多核DSP的设计工作,使得我们需要重新考虑片上通信技术。片上网络(NoC)的概念被提出来解决多核DSP片上通信的问题。NoC之所以可以在很大程度上提高设计能力,主要是因为它采用全局异步局部同步(GALS)的工作方式以及可复用的IP技术。本文给出一种基于GALS的多核DSP内部互连设计方案。GALS的设计可以使多个DSP核心根据任务需要工作在不同的频率域,从而降低芯片的总功耗且避免了全局时钟树设计。多核之间采用两条DMA通道进行数据交换,在占用较小CPU负载的同时,获得较大数据带宽。本文给出一种任务队列的任务调度机制,用于完成多核之间任务的自助申请调度以及数据流的控制。以MP3解码程序为例,对任务在四核上的分割方法和调度策略进行详细的阐述。本课题搭建了一个性能仿真环境与时序、面积分析平台,完成四核DSP的后端设计流程。MP3解码程序验证了多核互连的性能。基于队列的任务调度机制加快了MP3解码的速度。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 概述
  • 1.1 多核技术的发展
  • 1.2 多核互连技术
  • 1.3 数字信号处理器
  • 1.4 论文结构
  • 第二章 全局互连技术
  • 2.1 NoC 模型
  • 2.2 现有全局互连方案
  • 2.3 现有GALS 设计方案
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 四核互连架构设计
  • 3.1 互连架构内核DSP 设计
  • 3.1.1 DSP 整体设计
  • 3.1.2 DSP 流水线设计
  • 3.2 互连架构内核DSP 接口设计
  • 3.2.1 DSP 接口时序
  • 3.2.2 DSP 访问冲突
  • 3.3 互连架构DMA 接口设计
  • 3.3.1 DMA 控制器设计
  • 3.3.2 异步FIFO 设计
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 程序映射及任务调度策略研究
  • 4.1 任务队列的维护
  • 4.2 任务的调度机制
  • 4.3 MP3 解码程序映射
  • 4.3.1 MP3 解码流程
  • 4.3.2 MP3 解码的任务分割
  • 4.4 MP3 解码的任务调度
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 验证与综合
  • 5.1 内核DSP 验证方案与平台
  • 5.2 同步DMA 互连验证
  • 5.3 GALS 互连验证
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结束语
  • 6.1 主要工作与创新点
  • 6.2 后续研究工作
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/b7497e55199ddae726fbc22d.html