面向块处理的多核系统互连及存储机制的研究

多核系统论文 块数据论文 矩阵运算论文 二维寻址论文
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当前,在大量的应用环境中,高性能和高数据吞吐率是系统两个基本的性能要求。但是在多媒体处理、规则科学建模等领域,这些应用的处理对象往往是块数据,传统的一维线性存储器破坏了块数据的列与列之间的相邻性和连续性,可以说块数据这样的特点限制了处理器高性能的发挥,传统的结构难以提供高数据吞吐率以满足系统高性能计算的需求。针对上述问题,本文设计了一种面向块处理应用的多核体系结构,重点研究系统的互连和存储机制,意在提供一种高效的数据传输与存储方式,以满足各种应用的实时性要求。本文结合一般多核系统的架构和特点,和具体的块处理应用,如矩阵乘法、二维DCT和去块滤波,提出了一种二维块数据存储机制,并将其应用在本文设计的一个多核系统中,其中渗透着充分利用空闲资源、绿色环保、灵活的二维寻址和接口简单等特色。通过针对具体应用对系统进行的仿真和验证,结合综合布局布线的结果,分析出系统的综合性能指标,可以发现系统有较高的吞吐率、并行率和加速比,同时通过结合二维块数据存储机制,有效降低了存取数据的开销,得出结论是本系统确实可以在提高系统吞吐率和处理块数据方面有较出色的表现。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6页
第一章 绪论第12-16页
    1.1 研究背景第12-14页
    1.2 研究方案第14-15页
    1.3 论文结构第15-16页
第二章 多核系统和块处理应用相关概念第16-30页
    2.1 多核系统第16-19页
        2.1.1 多核系统的常见架构第16-18页
        2.1.2 多核系统的互连第18页
        2.1.3 多核系统的发展瓶颈第18-19页
    2.2 块处理应用第19-24页
        2.2.1 二维DCT第19-20页
        2.2.2 去块滤波第20-23页
        2.2.3 矩阵转置与乘法第23-24页
        2.2.4 多媒体数据的处理特点第24页
    2.3 利用多核进行并行计算第24-26页
        2.3.1 并行计算概述第24-25页
        2.3.2 矩阵的分解及计算第25-26页
    2.4 常见问题第26-28页
    2.5 本章小结第28-30页
第三章 二维块数据存储机制第30-36页
    3.1 块数据的二维寻址第30-34页
        3.1.1 二维寻址的一般原理第30-31页
        3.1.2 局部二维寻址算法第31-32页
        3.1.3 矩阵乘法举例第32-34页
    3.2 二维块数据处理设计流程第34-35页
    3.3 本章小结第35-36页
第四章 面向块处理的多核系统第36-57页
    4.1 多核系统架构介绍第36-40页
        4.1.1 系统架构第36-37页
        4.1.2 系统互连第37-40页
    4.2 多核系统模块介绍第40-51页
        4.2.1 总线部分第40-43页
        4.2.2 存储部分第43-44页
        4.2.3 DMA 部分第44-49页
        4.2.4 传输模块部分第49-51页
    4.3 多核系统的存储机制第51-53页
        4.3.1 块(block)内数据存储机制第51-52页
        4.3.2 块(block)内指令存储机制第52页
        4.3.3 块(block)间数据存储机制第52-53页
    4.4 多核系统的其他关键技术第53-56页
        4.4.1 异步时钟域的通信第53-55页
        4.4.2 系统的扩展性第55-56页
    4.5 本章小结第56-57页
第五章 多核系统互连及存储性能评估第57-70页
    5.1 多核系统设计流程第57-63页
        5.1.1 RTL 级设计及验证第57-60页
        5.1.2 逻辑综合与物理设计第60-63页
    5.2 多核系统性能评估第63-69页
        5.2.1 系统参数第63-64页
        5.2.2 基于矩阵乘法的性能评估与对比第64-65页
        5.2.3 基于二维DCT 的性能评估与对比第65-67页
        5.2.4 基于去块滤波的性能评估与对比第67-68页
        5.2.5 系统吞吐率第68-69页
    5.3 多核系统的优势与劣势第69-70页
    5.4 本章小结第70页
第六章 总结与展望第70-73页
    6.1 论文总结第70-71页
    6.2 展望第71-73页
参考文献第73-76页
致谢第76-77页
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文第77页
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