隨著集成電路制造工藝的進步,微處理器的處理能力與存儲系統(tǒng)之間的差距越來越大,存儲系統(tǒng)已經(jīng)成為影響微處理器整體性能的瓶頸。同時,新的應用正由計算密集型轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)密集型。數(shù)據(jù)密集型應用呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)密集度高、數(shù)據(jù)訪問的空間局部性較好而時間局部性較差、對存儲系統(tǒng)帶寬要求較高等新的負載特征,以往的存儲系統(tǒng)已不能很好的適應數(shù)據(jù)密集型應用的需要。 本文設(shè)計并實現(xiàn)了面向數(shù)據(jù)密集型應用的同步數(shù)據(jù)觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)(Synchronous DataTriggered Architecture,SDTA)中的高性能存儲子系統(tǒng),所做的主要工作包括以下幾點: 1.設(shè)計了層次化的存儲系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),包括處理單元內(nèi)部的存儲流控制器和系統(tǒng)總線上的外部存儲器控制器。存儲流控制器由DMA傳輸引擎、存儲管理單元、指令Cache和局部存儲器等主要功能部件組成。 2.基于SDTA結(jié)構(gòu)的特點,從降低設(shè)計復雜度和編程復雜度的角度出發(fā),結(jié)合數(shù)據(jù)密集型應用的負載特征,設(shè)計了SDTA處理器中的Cache一致性模型。 3.設(shè)計并實現(xiàn)了多種存儲性能優(yōu)化技術(shù)。包括DMA傳輸引擎中的優(yōu)先級仲裁機制、精確中斷機制、虛擬隊列機制以及存儲管理單元中的多種加速地址轉(zhuǎn)換過程的性能優(yōu)化技術(shù)。 4.完成了SDTA高性能存儲子系統(tǒng)的實現(xiàn)、驗證和性能測試。 通過以上工作,本文設(shè)計并實現(xiàn)的SDTA高性能存儲子系統(tǒng)在SDTA多核處理器中為高性能計算內(nèi)核提供了完善的數(shù)據(jù)通路和指令通路,性能測試的結(jié)果表明,該存儲子系統(tǒng)能夠滿足數(shù)據(jù)密集型應用程序執(zhí)行對存儲帶寬的要求。
【學位單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TP333
【部分圖文】：

務間的交叉重疊提高傳輸帶寬。這樣設(shè)計的好處在于減少了緊張的傳輸線延遲，適應未來更高工藝的要求，有利于提高整個傳輸網(wǎng)絡(luò)的工作頻率。HSN實現(xiàn)了4通道并行的工作機制，相鄰通道之間采取逆向傳輸。如圖2.13所示，在第16頁

否則不做任何動作。在TLB進行其他操作的時候，要根據(jù)需要進行新、作廢等操作以維護RAI和TLB的一致性。RAT可以禁用，由控制寄存器ER位決定。RAI，使能情況下接收到地址轉(zhuǎn)換請求后進行比較，若命中則給出命信號及相應的物理地址，同時給出命中的表項索引，以便LRU進行相應的調(diào)整‘新;TLB命中而RAI，沒有命中時需要將對應的地址內(nèi)容填入R八T，若RAT中有無效表項，則填充到對應的位置，否則隨機選取一個位置填充;當RAT和TL均不命中后由幾blewalk取到相應的頁表項后對RAT進行更新。4.2地址轉(zhuǎn)換功能在支持虛擬存儲器的微處理器中，有兩種地址空間。一種是虛擬地址空間，它是程用來編寫程序的地址空間。第二種是物理地址空間，它是主存的實際地址空間。地址映射把虛擬地址空間映射到物理地址空間，即把用虛擬地址編寫的程序放入主中，并建立虛擬地址與物理地址之間的對應關(guān)系。地址變換則是在實際運行時，把虛擬變換成物理地址。

圖4.1DMA帶寬與傳輸大小的關(guān)系密度情況下DMA帶寬測試單元之間的頻繁訪問會造成通信線路與訪存通路阻塞。為了模本文通過向不同PE的MFC發(fā)送不同密度的DMA請求，測試果，測試結(jié)果如圖4.2所示。8529一一止菇鴦考幸考奢弓弓、、呀飛多于了一少扮才一一江江享沂打叮叮一一...一.卜均衡負載，未使用王于均衡負載，使用虛~月卜非均衡負載，未使一日一非均衡負載，使用10203040506070DMATransmissionSPeed(cyeles)

【共引文獻】

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本文編號：2811515