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《华东师范大学》 2010年
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基于SOPC技术的多核处理器的设计与实现

陈龚  
【摘要】: 随着多核处理器应用的普及,多核技术的发展越来越受到人们的关注。如何进行多处理器系统结构设计,以充分提高计算机性能是一个值得深入研究和探索的课题。尽管目前已经有很多商用的多核处理器,但是尚没有一个开放的多核处理器硬件平台可供研究使用。本文旨在设计并实现了一个对称双核处理器,作为进一步研究多处理器系统结构和相关技术的基础硬件平台。其主要有3部分组成:单核处理器、共享Cache以及多核间数据和指令总线。多核处理器使用多个处理器核心来完成任务,整体上提高了性能,解决了单核处理能力提升受到制约的瓶颈。本文构建的单核结构简单,有利于多核处理器的设计和实现。 本文通过对OpenRisc系列OR1200软核处理器以及其总线接口Wishbone总线的深入研究,首先对OR1200软核处理器的结构进行简化和修改,构建了一个单核。然后分析软核处理器的缓存模块,设计实现了共享缓存模块。接着参考Wishbone总线设计思想进行多核间数据和指令总线的设计和实现。最后根据对称多处理器结构,完成了双核处理器的构建。 本文使用软件仿真的方式对所设计的双核处理器进行了功能验证。首先对多核间数据和指令总线进行功能测试,通过时序图分析验证了总线仲裁机制以及数据流的正确。然后对构建后的单核处理器进行功能测试,使用SOPC技术搭建测试平台,通过寄存器操作代码对单核处理器进行了最基本的验证,最后对本文所设计的多处理器进行了功能测试。 本文所做工作为研究多核处理器结构设计提供了研究思路和参考方案,为进一步研究多处理器系统提供了硬件平台。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP332

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张鹏;基于电参量的变压器绕组短路故障在线诊断研究与FPGA的工程实现[D];湖北工业大学;2011年
2 陶旭东;用于先进PLC的异构多核MPU研究与设计[D];沈阳理工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 何军;王飙;;多核处理器的结构设计研究[J];计算机工程;2007年16期
2 黄光奇,李子木,周兴铭,窦勇;共享多端口数据Cache结构:SMPDCA[J];计算机学报;2001年12期
3 史莉雯;樊晓桠;张盛兵;;单片多处理器的研究[J];计算机应用研究;2007年09期
4 李均晓;张盛兵;沈绪榜;;基于共享总线的多处理器cache一致性的硬件实现[J];计算机应用研究;2008年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵飞燕;;嵌入式农药残留检测仪设计[J];安徽农业科学;2011年36期
2 昌杰;;基于多核处理器的程序性能优化方法[J];巢湖学院学报;2012年03期
3 王宇飞;范明钰;王光卫;张九华;;IDEA密码芯片的设计实现[J];电子科技大学学报;2007年S2期
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7 李勇志;;NAND FLASH在电子战设备中的应用[J];电子信息对抗技术;2007年05期
8 李红英;黄世震;;基于FPGA的嵌入式以太网与Matlab通信系统的设计[J];电子技术;2010年05期
9 卢敏;陈伟;郑灵翔;吴志雄;;基于Linux的SoPC应用系统设计[J];电子技术应用;2008年01期
10 阮芳;冯永新;;基于Xilinx MicroBlaze的嵌入式I/O系统设计与实现[J];电子器件;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 郭秀岩;面向多核的多层次实时网络数据流调度技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
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3 张伟华;基于千兆以太网的光电经纬仪分布式实时通讯系统的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
4 顾雄礼;片上多处理器关键技术研究[D];浙江大学;2011年
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6 马鹏勇;CMT处理器高速缓存的优化技术[D];国防科学技术大学;2007年
7 蒋汉平;面向多核网络处理器软件框架的研究与实现[D];武汉理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 焦汉明;基于OR1200的嵌入式SoC以太网网关的研究与设计[D];山东科技大学;2010年
2 崔健;基于ARM的喷绘设备控制系统的设计与实现[D];辽宁师范大学;2010年
3 赵磊;适应多核处理器的任务调度研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 朱辰;基于多核处理器的分组数据通信网关系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2008年
5 曹皓;多核处理器体系结构下Linux调度机制的研究[D];内蒙古大学;2011年
6 高金华;基于多核的任务调度研究与实现[D];中南大学;2010年
7 孔帅帅;基于嵌入式多核处理器的通信及中断问题的研究[D];电子科技大学;2011年
8 王金戈;PXI频谱分析仪接口控制系统设计与实现[D];电子科技大学;2011年
9 赵羽;基于FPGA的通用数字化音频实验平台的研究[D];西南交通大学;2010年
10 张弛;基于ZigBee和CAN总线的无线网关设计[D];天津大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄建华,全零三;变电站高压电气设备状态检修的现状及其发展[J];电力系统自动化;2001年16期
2 杨启平,薛伍德,兰之达;人工智能在变压器故障诊断中的应用[J];电力自动化设备;2001年12期
3 程鹏,佟来生,吴广宁,唐平;大型变压器油中溶解气体在线监测技术进展[J];电力自动化设备;2004年11期
4 綦声波;田学文;;双NiosⅡ软核在嵌入式系统中的应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2008年02期
5 廖常初;PLC的发展趋势[J];电气时代;2003年12期
6 陆晓春;变压器状态检修技术方案的可靠性研究[J];上海电力学院学报;2003年02期
7 王卫源;陈志疾;钱肓蓉;;基于SOPC的多处理器方案设计[J];电子技术;2007年05期
8 张涛;廖力清;王颂;;μC/OS-Ⅱ内核在FPGA上的硬件化设计与实现[J];电子技术应用;2009年04期
9 李岩;崔晓英;李贤尧;赵宏杰;程平;张礼勇;;基于FPGA的μC/OS-Ⅱ任务管理硬件设计[J];电子技术应用;2010年02期
10 史保壮,杨莉,王红斌;网络型变电站绝缘在线监测及诊断系统[J];高电压技术;2001年04期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 江南计算技术研究所 王飙 陈皖苏;[N];计算机世界;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 岳虹;嵌入式异构多核处理器设计与实现关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
2 王蕾;异步嵌入式微处理器设计与分析关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 杨廷方;变压器在线监测与故障诊断新技术的研究[D];华中科技大学;2008年
4 赖明澈;同步数据触发多核处理器体系结构关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 李志成;变压器油中溶解气体在线监测系统的研究[D];武汉大学;2005年
2 姜晓飞;电力变压器安全运行的在线监测与故障诊断技术研究[D];山东大学;2007年
3 孔杰;变压器状态监测与故障诊断系统研究[D];华中科技大学;2006年
4 王君;基于IEC 61131-3标准的PLC梯形图编码及解算的研究[D];北京化工大学;2008年
5 路崇;多核处理器时钟分布技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
6 梁浩;基于NIOSⅡ的在线实时互相关器的研究[D];内蒙古科技大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 孙利荣,蒋泽军,王丽芳;片上网络[J];计算机工程;2005年20期
2 黄光奇,周兴铭;单芯片多处理器的性能优势[J];计算机工程与科学;2001年01期
3 肖立权,周兴铭;多处理机Cache一致性的软件实现算法[J];计算机工程与科学;1994年02期
4 张惠娟,翟鸿鸣,周利华;多处理器系统的实时调度算法研究[J];计算机工程与设计;2004年08期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乔保军;石峰;计卫星;;多核处理器核间互连的新型互连网络[J];北京理工大学学报;2007年06期
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3 叶群辉;江衍煊;;数据流语言简化并行编程[J];电脑与信息技术;2011年02期
4 司炯;李东生;;基于遗传算法的多处理器系统任务调度[J];微型机与应用;2011年10期
5 章承科;;多核处理器构架的高速JPEG解码算法[J];单片机与嵌入式系统应用;2006年01期
6 邹峰;祝永新;;一种软件事务存储模型的设计和模拟[J];信息技术;2008年09期
7 姚信安;胡世平;宋飞;;多核处理器电压调节模块的研究与实现[J];计算机工程与科学;2009年S1期
8 黄志钢;陶旭东;潘振杰;;一种异构多核处理器体系结构的软件仿真[J];沈阳理工大学学报;2010年06期
9 游佐勇;罗省贤;;多核计算环境下快速排序并行算法的实现[J];电脑与电信;2011年01期
10 王佐;石峰;;基三网络中一种最短路径路由算法[J];北京理工大学学报;2009年05期
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1 郭建军;戴葵;王志英;;一种多核处理器存储层次性能评估模型[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
2 蒋汉平;李腊元;;基于多核处理器的NAT-PT的软件架构的研究[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年
3 潘送军;胡瑜;李晓维;;多核处理器瞬态故障敏感性分析[A];第五届中国测试学术会议论文集[C];2008年
4 张炜;冯权友;曾超;窦文华;;一种基于光互连技术的存储墙问题解决方案[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
5 卢宇彤;杨学军;所光;;一种面向多核系统的并行计算任务分配方法[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
6 计卫星;王永辉;宋红;;一种面向M5的图形化并行模拟技术研究[A];2010年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集[C];2010年
7 所光;杨学军;;双核处理器性能最优的共享Cache划分[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2008年
8 桂亚东;;高效能计算机技术展望[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
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2 谢铖;多内核构件化嵌入式操作系统的研究[D];浙江大学;2006年
3 杨晓奇;事务存储编程和KD-50-I万亿次机软件库优化的若干问题研究[D];中国科学技术大学;2008年
4 郭建军;同步数据触发体系结构多核处理器存储系统关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
5 陈娟;低功耗软件优化技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 赖明澈;同步数据触发多核处理器体系结构关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
7 孙小涓;海量网络流实时处理的优化技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2008年
8 扈啸;嵌入式多核处理器在线追踪调试与错误检测关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
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1 陈龚;基于SOPC技术的多核处理器的设计与实现[D];华东师范大学;2010年
2 张荫芾;基于多核处理器架构的嵌入式微内核操作系统的研究与设计[D];上海交通大学;2009年
3 宋志军;基于多核(多处理单元)的防火墙架构研究与关键技术实现[D];电子科技大学;2009年
4 黄冕;X处理器存储一致性模型的研究与实现[D];国防科学技术大学;2008年
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6 倪俊杰;基于SimpleScalar的性能和功耗分析多核模拟器[D];上海交通大学;2008年
7 崔建磊;Avalon/Wishbone总线转换桥的设计[D];哈尔滨理工大学;2008年
8 何进仙;基于多核系统的内存管理研究[D];电子科技大学;2009年
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