【摘要】：單處理器的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足用戶的需求，多處理器系統(tǒng)已經(jīng)成為未來嵌入式系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的出現(xiàn)給多處理器系統(tǒng)的設計帶來了很多方便。相對于傳統(tǒng)的片上系統(tǒng)（SoC）技術，基于FPGA的片上可編程系統(tǒng)（SoPC）設計技術具有很多優(yōu)點，使得在FPGA上搭建多處理器系統(tǒng)更有優(yōu)勢。這種多處理器系統(tǒng)稱之為片上可編程多處理器系統(tǒng)（MPSoPC）。但是傳統(tǒng)的基于總線結(jié)構(gòu)的MPSoPC系統(tǒng)具有很多缺點，制約了多處理器系統(tǒng)的性能。2001年W.J.Dally等研究人員將計算機網(wǎng)絡的思想應用到芯片上，提出了片上網(wǎng)絡（NoC）這種全新的片上互聯(lián)架構(gòu)，通過片上網(wǎng)絡中的路由器來連接芯片上的各個模塊。片上網(wǎng)絡思想的提出彌補了傳統(tǒng)總線通信結(jié)構(gòu)的缺點，滿足了片上多處理器中各處理模塊間的高帶寬以及低延時的通信需求。 本文針對片上網(wǎng)絡以及MPSoPC進行了研究和設計，做了以下四方面的工作：（1）MPSoPC中片上網(wǎng)絡的設計：本文提出了一種基于空分復用（SDM）的片上網(wǎng)絡設計方法，主要包括路由器、網(wǎng)絡接口、控制單元以及片上網(wǎng)絡IP核設計。（2）片上網(wǎng)絡的仿真測試：本文對片上網(wǎng)絡的各個模塊進行仿真與綜合，測試片上網(wǎng)絡的各個模塊，給出了各模塊的仿真波形與綜合后的RTL級電路圖。（3）基于片上網(wǎng)絡IP核的MPSoPC系統(tǒng)設計：本文設計了一款基于片上網(wǎng)絡通信架構(gòu)的多處理器系統(tǒng)，，該系統(tǒng)包括了四個MicroBlaze處理器軟核。通過對處理器以及片上網(wǎng)絡IP核進行連接、配置、編程，最終形成了一個可測試的MPSoPC系統(tǒng)，并且在Xilinx的Virtex-5XC5VLX110T FPGA開發(fā)板上得到了驗證。（4）片上網(wǎng)絡的性能評估：本文從面積、功耗、資源利用情況、吞吐量以及系統(tǒng)延時等方面對設計的片上網(wǎng)絡的性能進行了評估,性能評估是在基于FPGA的多處理器系統(tǒng)中而不是在仿真軟件中進行的，結(jié)果更加準確。 在對片上網(wǎng)絡以及MPSoPC進行測試之后，測試結(jié)果證明本文設計的片上網(wǎng)絡的功能正確，而且MPSoPC在片上網(wǎng)絡的架構(gòu)下也能夠有效地工作。性能評估結(jié)果顯示本文設計的網(wǎng)絡接口靈活性強，路由器設計復雜度低。相對于時分復用（TDM）片上網(wǎng)絡以及同類空分復用片上網(wǎng)絡，本文的片上網(wǎng)絡的面積、功耗以及資源利用率都比較小，而且還能夠提供有保障的吞吐量。
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【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TP332

【參考文獻】

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本文編號：2452491