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基于GALS的多核互连及任务调度策略研究

作　者: 杨栅
导　师: 王琴；蒋剑飞
学　校: 上海交通大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 多核处理器 GALS 多媒体任务队列任务调度机制
分类号: TN47
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-14
第一章概述  14-26
  1.1 多核技术的发展  14-17
  1.2 多核互连技术  17-21
  1.3 数字信号处理器  21-24
  1.4 论文结构  24-26
第二章全局互连技术  26-36
  2.1 NoC 模型  26-27
  2.2 现有全局互连方案  27-29
  2.3 现有GALS 设计方案  29-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章四核互连架构设计  36-48
  3.1 互连架构内核DSP 设计  36-38
    3.1.1 DSP 整体设计  36-37
    3.1.2 DSP 流水线设计  37-38
  3.2 互连架构内核DSP 接口设计  38-40
    3.2.1 DSP 接口时序  38-39
    3.2.2 DSP 访问冲突  39-40
  3.3 互连架构DMA 接口设计  40-46
    3.3.1 DMA 控制器设计  42-44
    3.3.2 异步FIFO 设计  44-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章程序映射及任务调度策略研究  48-56
  4.1 任务队列的维护  48-49
  4.2 任务的调度机制  49-50
  4.3 MP3 解码程序映射  50-53
    4.3.1 MP3 解码流程  50-52
    4.3.2 MP3 解码的任务分割  52-53
  4.4 MP3 解码的任务调度  53-54
  4.5 本章小结  54-56
第五章验证与综合  56-66
  5.1 内核DSP 验证方案与平台  56-60
  5.2 同步DMA 互连验证  60-62
  5.3 GALS 互连验证  62-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章结束语  66-68
  6.1 主要工作与创新点  66
  6.2 后续研究工作  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  72

基于GALS的多核互连及任务调度策略研究

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