網络处理器多核共享SRAM控制器分层仲裁机制存储总线优化硕士论文.docVIP

多核共享的高效存储控制模块研究与设计 微电子学与固体电子学， 2011， 硕士 【摘要】 随着互联网服务的爆炸性增长,网络对核心交换机/路由器要求也与日俱增。例如,WAN(Wide Area Network)路由器带宽已达到OC-768(40Gbps)。这要求网络设备必须具有高速业务处理能力。片上多核处理器通过在单个芯片上集成多个处理器核,极大地增强了芯片的计算能力,因此现代网络处理器广泛采用MPSoC结构。同时,这也意味着处理器需要更多数据,对访存的要求更高,访存控制已成为影响网络处理器性能的关键因素。本文结合网络处理器芯片的研制需求,研究了面向网络处理器的多核共享SRAM控制技术,设计并实现了多核共享的高效存储控制模块。多核SoC中,必须对多种指令进行优先级排队。考虑到采用单一的仲裁机制不能满足网络处理器线速处理数据要求,而采用复杂的仲裁机制,硬件实现开销大,本文采用了分层仲裁策略,第一层采用固定优先级仲裁算法,第二层选择轮转优先级算法,既对优先性给予充分考虑,又防止了低优先级指令队列“饿死”现象的发生。同时对轮转优先级算法进行改进,为分组读/写操作提供了必要条件。网络处理器中,随着访问请求的进行,指令排队、仲裁输出、片外SSRAM访问的时间开销已经不可忽视。本文采用指...?更多还原 【Abstract】 With the Internet services increased explosively, the requirement for network bandwidth is rigorous. The state of art of core network bandwidth has reach OC-768 (40Gbps). The multi-processor architecture becomes main stream in IP-packet processing. It also means processors need more data. Memory access control has become a key factor that impacts the performance of network processor.Based on the netwook processor of XDNP project needs, this paper designs and implements an efficient shared memory...?更多还原 【关键词】 网络处理器； 多核共享； SRAM控制器； 分层仲裁机制； 存储总线优化； 【Key words】 network processor； multi-core shared； SRAM controller； hierarchical arbitration strategy； memory bus optimization； 摘要 5-6 Abstract 6 第一章 绪论 9-17 1.1 课题研究背景 9-12 1.1.1 网络处理器发展简介 9-10 1.1.2 网络处理器的组成 10-11 1.1.3 网络处理器的特点 11-12 1.1.4 网络处理器的应用 12 1.2 课题研究意义及贡献 12-14 1.3 论文章节结构 14-17 第二章 网络处理器的存储技术 17-25 2.1 网络处理器中层次化存储结构 17-19 2.1.1 存储系统原理概述 17-18 2.1.2 网络处理器的存储结构 18-19 2.2 SRAM 单元结构及工作原理 19-23 2.2.1 SRAM 基本结构 19-20 2.2.2 同步SRAM 工作原理 20-23 2.3 多核SoC 中SRAM 控制器设计的关键技术 23-24 2.4 本章小结 24-25 第三章 多核共享SRAM 控制器的设计实现 25-43 3.1 SRAM 控制器功能概述 25-28 3.1.1 SRAM 指令详解 25-26 3.1.2 StrongARM 核地址映射 26-27 3.1.3 PE 指令解析 27-28 3.2 多核共享SRAM 控制器整体结构设计 28-31 3.2.1 实现缓存分配的硬件机制——Push/Pop 寄存器 29-30 3.2.2 实现线程互斥的硬件机制——Lock CA