面向通用可重构计算的外存访问接口设计与研究

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1、学校代巧：＿Ｌ２２Ｓ＾；ｗｒ：立／幾ｅ．学雨ｍｒ而ｉｌ＃Ｖ秉巧大’％Ｌ掌７．工程硕±学位论文面向通用可重构计算的外存巧问接口设计与研究（学位论文形式：应用研究）研究生姓名：刘扬导师姓名：胡晨教巧虔建立高工串请举仿类别工巧硫十学仿巧丫，单仿东巧大学Ｘ程领域名称集成由路工掉论文答辩ｙ期２０１６年６月４日研究方向通信与信息处理集成电路学位授予Ｈ期２０１６年６月日巧辩蚕员会主席李祖华阅人李祖华评臭建巧年月曰表兩未嗦工程硕ｉ学位论文面向通用可重构计算的外存巧

2、问接口设计与巧究专业名務；集成电路设计研究生姓名：刘杨导师姓名；視晨教授ＤＥＳＩＧＮＡＮＤＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＥＸＴＥＲＮＡＬＭＥＭＯＲＹＩＮＴＥＲＦＡＣＥＦＯ民ＧＥＮＥＲＡＬＰＵＲＰＯＳＥＲＥＣＯＮＦＩＧＵＲＡＢＬＥＣＯＭＰＵＴＩＮＧＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒ化ｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａ巧ｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＬＩＵＹａｎｇＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＰｒｏｆ．ＨＵＣｈｅｎ

3、ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＳｏｕ化ｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ？Ｊｕｌ２０１６ｙ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研殆工作及取得的研巧成果。尽我所，，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果知除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。。、研巧生签名；奇日期：１山ｋｘ］私东南大学学位论文使用授权黄明

4、东南大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电，可＾子文档？采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相－，可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被査阅和借阅论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。；．研巧生签名：导师签名：日期八（＾摘要通用可重构计算是未来高性能计算架构的一个重要发展方向，在与多种应用需求反复权衡的过程中，可重构计算将演化至可实现多种任

5、务的通用性计算。同时在面对各种髙并行度、髙性能需求，存储器读写速度的限制通常会成为计算速度的瓶颈的计算领域时。所Ｗ需要针对可重构计算设计一日款外存访问接，通过存储器访问带宽利用率的提升，实现整体系统计算性能的提升。本文基于伯克利大学的研究对算法进行分类与分析，根据分类结果，选取具有典型性的访存敏感算法进行研究，指导面向通用可重构计算的外存访问接口的优化方向。接着通过分析得到各算法的数据分布特点，并使用仿真工具完成各访存敏感算法在嵌入式处理器系统中的仿真，得到数据请求队列统计结果。本文根据数据分布特点总结出了Ｈ种数据分布类型，即线

6、性数据分布、块状数据分布和跳跃式数据分布，进而提出了多模式动态可配髙速访存协议优化方案并完成了硬件电路设计；，根据数据请求队列的统计结果发现其中步幅预取数据流具有重复性的特点，针对这个特点设计了步幅预取优化方案，通过数学模堕进行方案优化的性能评估，最后完成硬件设计。本文完成ＲＴＬ仿真平台和ＦＰＧＡ平台的性能验证。民ＴＬ仿真平台验证结果表明本文设计的多模式动态离速访存协议与ＡＨＢ总线协议相比性能提富４６％．本文设计的基于数据相关性的步幅预取．４％。ＦＰＧＡ平台的测试结果表明方案与其他步傾方案相比，访存性能提升了７，写操作最大数据

7、吞吐率达６．５Ｇｂｐｓ，读操作最大数据呑吐率达１０．３Ｇｂｐｓ，符合设计要求。关键词：通用可重构计算，数据分布，访存协议，，存储器接口数据预取ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔ巧ｃｔＧｃ打ｃｒａｌｐｕｒｐｏｓｅＫｃｏ打ｆｉｇｕｒａｂｌｃｃｏｍｐｕｔｉｎｇｉｓａ打ｅｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅ巧ｓｅａｒｃｈｏｆｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｏｅｃｆｒｅｃｏ打ｆｉｕｒａｂｌｅｃｏｍｕｔｉｎｉｌｉ－ｄｏｍａｉｎｂｅｃａｕｔｈｅｂａｂｔｏｇｐｇｗ＂ｌｅｖｏｌｖｅｎｔｏ

8、ｍｕｔｓｅｏｆｌａｎｃｅｏｆｔｈｅｊｄｅｍａｎｄｓｉｎｍｏｕｎｔｓｏｆａｐ