多核處理器原型驗(yàn)證平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、傳統(tǒng)單核處理器采用超標(biāo)量和流水結(jié)構(gòu)提高處理器的主頻，充分開發(fā)指令級(jí)的細(xì)粒度并行以提高性能。但是在當(dāng)前技術(shù)條件下，如果再單純借助于提高主頻獲取性能，會(huì)遇到不可逾越的功耗和熱量瓶頸。隨著集成電路制造工藝水平的迅猛提高，片上可以集成的晶體管數(shù)目日益增多，體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者轉(zhuǎn)而在芯片內(nèi)集成多個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的處理器核，尋求應(yīng)用程序的粗粒度并行，進(jìn)而提高性能。 在芯片設(shè)計(jì)過程中，仿真和驗(yàn)證最耗時(shí)但又非常重要。由于芯片日益復(fù)雜，片上集成的處理器核的數(shù)

2、目越來越多，傳統(tǒng)的軟件仿真驗(yàn)證非常耗時(shí)，已不能適應(yīng)芯片開發(fā)周期同益縮短的趨勢(shì)。FPGA為設(shè)計(jì)人員提供了快速原型建模的條件，基于FPGA開發(fā)的芯片驗(yàn)證仿真平臺(tái)的運(yùn)行速度接近于真實(shí)芯片，逐漸成為驗(yàn)證人員的首選。本文以中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所先進(jìn)微系統(tǒng)組的片上多核處理器研究課題(Godson-T)為背景，對(duì)基于FPGA的多核處理器原型驗(yàn)證平臺(tái)展開了研究，并實(shí)現(xiàn)了Godson-T原型驗(yàn)證平臺(tái)的雛形。本文闡述了該平臺(tái)的原理、設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)難點(diǎn)，主

3、要工作如下： 1.針對(duì)Godson-T實(shí)現(xiàn)了一個(gè)程序加載器，其功能是把Runtime系統(tǒng)和經(jīng)過交叉編譯后生成的可執(zhí)行文件下載到FPGA的硬件設(shè)計(jì)上。 2.基于PCI接口實(shí)現(xiàn)了原型驗(yàn)證板的驅(qū)動(dòng)程序。作為軟件接口和硬件平臺(tái)之間的橋梁，設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供了一系列的調(diào)用接口，為軟件層的擴(kuò)展提供了必要條件，同時(shí)在內(nèi)核的支持下把軟件層的命令翻譯成硬件信號(hào)發(fā)送到地址總線、命令總線和控制總線上傳遞給硬件。 3.針對(duì)Godson-T、設(shè)

4、計(jì)了硬件I/O接口。由于Godson-T相對(duì)宿主機(jī)而言是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，擁有自身的處理器、內(nèi)存和內(nèi)部總線，因此由宿主機(jī)傳送過來的信號(hào)必須經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)換器解析成Godson-T可識(shí)別的數(shù)據(jù)包。 4.Godson-T原型驗(yàn)證平臺(tái)為軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供一個(gè)黑盒平臺(tái)。最后，在此平臺(tái)上對(duì)Godson-T進(jìn)行了從模塊級(jí)到系統(tǒng)級(jí)的驗(yàn)證，目前的工作進(jìn)展是可以在此平臺(tái)上運(yùn)行并行程序。 處理器的仿真驗(yàn)證是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工作。本文實(shí)現(xiàn)的原型