随着片上系统(System on Chip, SoC)复杂性的增加,单个芯片的集成度飞速提高,多核心的片上系统的需求也越来越强烈。为了解决片上系统在多核芯片中无法解决的众多问题,片上网络(Network on Chip, NoC)的结构应运而生。片上网络系统相比...
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随着片上系统(System on Chip, SoC)复杂性的增加,单个芯片的集成度飞速提高,多核心的片上系统的需求也越来越强烈。为了解决片上系统在多核芯片中无法解决的众多问题,片上网络(Network on Chip, NoC)的结构应运而生。片上网络系统相比于传统的SoC来说,具有高度的规整性和可扩展性,易于发掘多核处理器并行工作的优势。但是,NoC架构在解决曾经系统不足的同时,也对设计提出了新的挑战。其中,如何组织和管理存储以及如何进行节点之间的通信和同步,已经成为该领域的重要课题。本文以实现合理多核系统的分布式共享内存管理为目的,设计和开发基于片上网络架构的数据管理引擎,并为其提供了一定的同步机制。本文主要完成了以下工作:1.针对资源有限的ZedBoard硬件开发平台,为其定制了完整的片上网络系统架构,并针对性地采用了消耗资源少的仲裁算法和路径选择算法;2.配合片上网络系统结构,设计和实现了分布式内存管理的主要模块——数据管理引擎(Data Management Engine, DME),并结合使用了物理寻址和逻辑寻址的混合方式,使得分布式内存对于用户来说是连续不间断的;3.在实现数据管理功能的基础上,为系统提供了基于锁的栅栏同步机制,方便了多个节点在有同步需求时的应用;4.开发设计了DME的API接口函数,使得在使用系统管理数据和同步通信时能够更加直观;5.分别在模块级和系统级对系统进行了模拟功能验证,在验证中尽可能的覆盖在实际情况中所能遇到的情况,包括了冲突和非冲突情况;6.完成了整个系统的FPGA原型设计,并在此基础上对系统的功能进行了较为全面的验证,包括了所有的单个API接口函数和一些功能组合。
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