可配置专用处理核主控制器设计及实现

发布时间：2017-06-03 23:14

  本文关键词：可配置专用处理核主控制器设计及实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可重构计算架构作为在通用处理器和ASIC之外的第三类研究方向,权衡了性能与通用性的需求并有望实现性能与通用性的全面超越,在数字信号处理领域成为了研究热点。RASP核就是一款专用可重构处理器核。在调研了多种可重构处理器的基础上,本文设计并实现了RASP主控制器,并对其进行了优化,提升了性能。RASP核主控制器负责解析指令并对RASP核进行总体调度,完成运算任务,与外部DSP核交互信息主要通过寄存器组实现。寄存器组包括1个32bit的设备配置寄存器,4组448bit的运算配置寄存器,1个32bit的状态寄存器,1组320bit的中断异常寄存器,1个2bit的EJTAG握手寄存器,1个40bit的主模式起始地址寄存器。本文所设计的主控制器工作模式有正常工作模式和调试模式,正常工作模式包括主模式和从模式,主模式下RASP核主动从L3指令区读取指令,从模式下是由DSP核直接将指令配置到RASP核。调试模式包括JTAG调试模式和DSP调试模式,JTAG调试模式下数据是通过EJTAG通道完成交互,DSP调试模式下数据是通过AXI通道完成交互。RASP核主控制器拥有多种工作模式,使用灵活。为了提高运算效率,RASP核可以实现乒乓操作。乒乓操作时,对存储资源的分配至关重要。RASP核内部存储包括32个bank的数据MEMORY和8个bank的系数MEMORY,乒乓操作时将数据MEMORY分为两部分,一部分供DMA使用,另一部分供运算单元使用,通过一个3位信号mem_sel进行存储选择,实现乒乓功能。乒乓功能可大大提升运算效率,且当搬运时间与运算时间相当时,效率提升越显著。以典型算法FFT为例,在所选取的5组测试样本中,效率最大可提升28.4%。
【关键词】：可重构计算 RASP 主控制器 乒乓功能
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 课题背景13-17
• 1.1.1 可重构计算基本概念13-14
• 1.1.2 可重构多核片上系统体系结构14-15
• 1.1.3 可重构处理器15-16
• 1.1.4 硬件加速基本概念16-17
• 1.2 课题来源17-18
• 1.3 论文研究内容和组织结构18-19
• 第二章 RASP核整体架构概述19-30
• 2.1 RASP核功能概述及系统架构19-21
• 2.2 RASP核调度管理方法21-27
• 2.2.1 RASP核工作方式21
• 2.2.2 DSP核对RASP核的配置及管理21-27
• 2.3 RASP核重构实现方法27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 RASP核主控制器设计30-62
• 3.1 主控制器功能概述30
• 3.2 寄存器描述30-45
• 3.3 主控制器状态机详述45-48
• 3.4 RASP核工作方式及运行流程48-59
• 3.4.1 从模式48-50
• 3.4.2 主模式50-53
• 3.4.3 调试模式53-59
• 3.5 存储分配59-60
• 3.6 本章小结60-62
• 第四章 基于验证平台的性能分析62-77
• 4.1 验证平台简介62-66
• 4.1.1 RTL级验证平台62-63
• 4.1.2 FPGA平台63-66
• 4.2 并行处理数据的测试及分析66-76
• 4.2.1 并行处理数据的必要性和实现方法66-67
• 4.2.2 并行化处理数据测试67-76
• 4.3 本章小结76-77
• 第五章 总结与展望77-79
• 5.1 全文总结77
• 5.2 工作展望77-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间的工作和成果84-85
• 致谢85-86

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