适用于多核处理器的簇状片上网络设计

提出一种新型簇状片上网络架构。该架构以二维网状拓扑结构连接各个簇单元,每个簇单元由3个处理器、1个直接访存单元和1个簇共享存储单元组成。基于该架构的多核处理器可以获得更高的通信效率及存储器利用率。在实验系统上实现3 780点的快速傅里叶变换,结果表明,在快速傅里叶变换应用中存储器的利用率能提升至79.5%。

MIPS内存管理单元的设计与实现

设计MIPS324kc处理器内存管理单元(MMU),该模块对处理器地址进行合法性检查,并按照不同的地址空间对虚拟地址进行静态或动态映射。在硬件上采用三级流水线方式实现JTLB,并为处理器指令端口和数据端口设计相应的快表以提高TLB的查询速度。MMU与总线接口模块的时序采用简化的AMBA协议,与处理器进行联合调试并运行Linux操作系统,同时在功能上通过FPGA验证。该模块经过DC综合后,面积约为32K等效逻辑门。

基于多核平台的RS译码器

提出一种基于多核平台的Reed-Solomon(RS)译码器。为提高译码器的数据吞吐率,分析RS译码算法的特点,在多核层次上进行任务划分,并在SIMD单核层次上进行数据并行处理,以减少存储器访问次数,最小化核间通信,通过多核平台实现RS(255,239,8)。实验结果表明,当码率最差时,该译码器的吞吐率仍可达到4.35 Gb/s。

基于65nm工艺的高性能低功耗处理器设计

研究并设计一款RISC处理器,从架构设计、电路设计、芯片后端设计多个层次保证其高性能、低功耗的特点。在架构设计层面,通过扩展寄存器堆来提升数据交互的局部性并降低对存储器的访问次数。在电路设计层面,利用动态门控时钟技术对乘除法模块和寄存器堆进行高效的时钟控制。在芯片后端设计层面,分析并比较TSMC 65 nm中GP和LP 2种工艺库,采用多阈值设计流程进一步提高处理器的速度并降低功耗。测试结果表明,与其他平台下的性能结果相比,该处理器可以将RS前向纠错解码算法的吞吐率提高4倍~70倍。

适用于多核处理器的扩展寄存器文件设计

针对处理器中可用寄存器数量有限的问题,提出一种适用于多核处理器的扩展寄存器文件设计方案。采用多组结构进行硬件设计,将通信端口映射在扩展寄存器地址空间上,以实现寄存器寻址核间通信机制,引入兼具底层指令与高层封装的混合软件配置方案,改进软件编译流程。评估结果表明,该方案将可用寄存器文件的数量增加一倍,核间通信指令数目减少50%,系统吞吐率得到优化。