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《国防科学技术大学》 2011年
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“银河飞腾-DX”DSP高效二级cache的设计与实现

靳强  
【摘要】:近年来,数字信号处理器(DSP)得到越来越广泛的应用,但DSP性能的提升同样面临“存储墙”问题带来的设计瓶颈,解决这个问题的重要途径就是设置多级存储结构。在当今DSP设计中,“cache+RAM”的二级存储体系结构已成为片内存储结构的主要选择,它不仅担任片内存储器的职责,同时还负责DSP核与外存之间的通信任务。因此,如何设计一种高效的“cache+RAM”片内二级存储结构,特别是一种高效的二级cache工作机制,是DSP设计中的一个关键问题。 “银河飞腾-DX”DSP是我院自主研发的高性能定点DSP,采用超长指令字结构(VLIW),每个取值包由8条指令组成,最多可在一拍内完成8条指令的分配与执行。采用片内二级存储体系结构,二级存储器为总容量为1MB的共享“cache+RAM”的可配置结构,用户可根据实际应用程序的需要灵活调整二级存储器中cache和RAM的比例。本文围绕高效二级cache的设计实现进行研究,主要包括以下几方面工作。 首先,分析了一般的Cache的设计方法,全面考察了主流DSP芯片中cache的性能要求和实现技术,设计实现了“银河飞腾-DX”DSP中L2 cache的缺失流水线结构。L2 cache的缺失流水线能够流水地处理L1的缺失请求,能够有效隐藏L1缺失请求在L2 cache中的命中时间,在“银河飞腾-DX”DSP平台上的RTL级模拟测试表明,L2 cache缺失流水线对处理访问L2存储器的缺失请求最多可达到1.31的加速比。 其次,分析了实际应用程序对于cache的访存行为,总结出两种可以进行预测的访存失效地址序列类型,并针对这两种访存失效地址序列类型设计了一种步长自适应二级cache预取机制。该机制针对二级cache的工作特点,使用访存失效地址的cache块地址作为查询预取表的索引,简化了在cache基础上设计添加预取结构的硬件实现。同时,预取机制引入信心系统机制,能够有效地降低cache的失效率。对SPEC2006测试程序的运行结果表明,步长自适应二级cache预取机制对程序访存的失效率最多可降低4.5%,对程序的加速比最大可达1.3。 最后,结合L2 cache缺失流水线结构和步长自适应二级cache预取机制,在“银河飞腾-DX“DSP平台上设计了带有预取结构的L2 cache缺失流水线。该结构综合了缺失流水线和步长自适应二级cache预取机制的优势,能够进一步提升“银河飞腾-DX”DSP的系统访存性能。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP332

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【参考文献】
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1 周可,张江陵,冯丹,万志坤;基于存取模式的Cache预取自适应策略研究[J];计算机工程与科学;2003年01期
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1 肖勇;值预测技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
【共引文献】
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1 易法令,万继光,谭志虎,鲁修卓;光盘镜像服务器的Cache技术研究与实现[J];计算机工程与科学;2004年10期
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1 罗迅;海量多级光集成存储中的虚拟镜像系统优化方法的研究[D];清华大学;2006年
2 郑炜;基于IP-SAN的海量存储技术的研究与实现[D];西北工业大学;2007年
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1 薛燕;Cache预测技术的研究[D];西北工业大学;2005年
2 郭鹏;数据广播中Cache替换算法的研究[D];湖南大学;2006年
3 曹学飞;X86指令双发射译码控制部件的设计[D];西北工业大学;2007年
4 陈传鹏;基于FPGA的并行控制器设计[D];华中科技大学;2006年
5 周刚;基于磁光盘的医学海量图像归档系统的研究与设计[D];华中科技大学;2006年
6 李静梅;基于MIPS处理器的分支预测机制的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2007年
【二级参考文献】
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1 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
2 陈书明;李振涛;万江华;胡定磊;郭阳;汪东;扈啸;孙书为;;“银河飞腾”高性能数字信号处理器研究进展[J];计算机研究与发展;2006年06期
3 王永庆,张民选;一种新型网络视频点播的存储层次[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年05期
4 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
5 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
6 汪东;陈宝民;陈书明;;一种可编程嵌入式异步SRAM存储控制器[J];微电子学;2005年06期
7 李瑛,高德远,张盛兵,樊晓桠;32位RISC中存储管理单元的设计[J];西北工业大学学报;2004年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 肖勇;值预测技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
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1 李晶,国澄明,国狄非,陈强;基于TMS320C64xDSP的HDTV视频解码软件关键模块的优化[J];信号处理;2004年03期
2 杨向峰;张惠国;陶建中;;32位DSP两级cache的结构设计[J];微计算机信息;2008年17期
3 张海燕;王忠;吴小岭;;针对TI DM64X L1D缓存结构的算法优化[J];电脑编程技巧与维护;2007年05期
4 李健航,潘孝梅;Pentium体系结构简介[J];微型机与应用;1994年10期
5 戴梅萼,史嘉权;计算机系统存储体设计技术的探讨[J];微型机与应用;1995年03期
6 周军;病毒能藏在CMOS和CACHE中吗?[J];电脑爱好者;1998年12期
7 尚毅,向旭光;怎样使奔腾586奔起来[J];实验技术与管理;1996年02期
8 周翚,侯滨;Proxy Server中Cache的管理和使用[J];现代计算机;2000年01期
9 陈文革,程向前;高速地址CACHE——散列表的应用[J];微型机与应用;2002年03期
10 喻临丰,郭尚来;DSP开发系统的设计与应用[J];微型机与应用;1995年01期
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1 甘金明;;基于DSP的路灯监控视频捕捉器设计[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
2 刘希凌;汪渤;郑智辉;;基于DSP+FPGA的机场视频辅助监控系统设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
3 陈树人;裴文超;尹东富;;基于DSP的棉田杂草实时识别试验研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 龚敏;王林泓;龚卫国;杨利平;;基于DSP的心电检测及自诊断系统的设计[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会第四次全国会员代表大会暨2009年学术年会论文集[C];2009年
5 邹垚;张超;;基于DSP的人脸识别算法实现与优化[A];中国通信学会通信建设工程技术委员会2010年年会论文集[C];2010年
6 吴庆国;;A-律μ-律压扩的DSP实现方法研究[A];江苏省电子学会2010年学术年会论文集[C];2010年
7 高艳涛;张旭东;;基于多核DSP的脉冲压缩算法仿真[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
8 ;A Wavelet Transform Power Harmonic Detection Method Based on DSP[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 李斌;孔祥东;董杰;;气体参数在线调整装置的DSP控制系统研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
10 贾承军;;基于DSP双余度永磁无刷直流电机启动的设计与实现[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
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1 ;网络:45nm多核DSP实现下一代无线标准功能[N];中国电子报;2008年
2 小龙;创造DSP辉煌二十年[N];中国电子报;2002年
3 本报记者 汪云;DSP拿得住渠道终端吗?[N];计算机世界;2001年
4 广东 秦合城;DSP与普通MCU的区别[N];电子报;2008年
5 浩军;无线将左右DSP市场[N];中国计算机报;2001年
6 ;我们访问到了吗?[N];中国高新技术产业导报;2000年
7 本报记者 王小庆;宽带革命挑战DSP[N];中国电子报;2001年
8 山东 孙海善 蒋海燕;台达DSP-680CBA型电源典型故障检修(上)[N];电子报;2010年
9 本报记者 王小庆;DSP的应用只是开始[N];中国电子报;2002年
10 ;分析师纵观2001年DSP市场[N];中国电子报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 所光;面向科学计算应用的多核处理器Cache划分策略研究[D];国防科学技术大学;2009年
2 贾小敏;多核处理器片上Cache访问行为分析与优化机制研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 唐轶轩;面向多线程应用的Cache优化策略及并行模拟研究[D];中国科学技术大学;2012年
4 邓亚丹;面向共享Cache多核处理器的数据库查询执行优化技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
5 赵天磊;微处理器Cache访问行为分析技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 李硕;多核处理器下多级Cache多维度联合划分策略[D];吉林大学;2013年
7 王洪君;H.264运动估计快速算法研究及编码器DSP实现[D];天津大学;2009年
8 李辉;改进的离散余弦反变换迭代算法研究与音频DSP核设计[D];电子科技大学;2010年
9 赵庆亮;基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究[D];北京化工大学;2012年
10 孙科林;基于多核DSP的实时图像处理平台研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 靳强;“银河飞腾-DX”DSP高效二级cache的设计与实现[D];国防科学技术大学;2011年
2 万乐生;基于DSP的发动机试验台测控系统研究[D];杭州电子科技大学;2009年
3 张吉;基于DSP的虹膜采集与识别装置的研究[D];沈阳工业大学;2010年
4 李波;基于DSP和PCI的箭地接口卡设计[D];上海交通大学;2011年
5 顾俊俊;基于DSP的野外火灾图像识别的研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 喻显茂;一种基于DSP的监测系统研究与开发[D];华中科技大学;2011年
7 杨忠;基于DSP无线数据传输系统设计与实现[D];上海交通大学;2012年
8 刘鹏程;基于DSP的海上油膜厚度测量数据采集系统的研究[D];天津大学;2010年
9 谢刚;FT-Matrix DSP向量定点MAC单元的设计与实现[D];国防科学技术大学;2010年
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