异步数据传输机制理论及应用研究

异步系统设计论文 异步数据传输机制论文 有限状态机建模论文
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目前,随着集成电路设计等技术的发展、应用系统复杂性的增加,传统的同步系统设计方法将面临巨大的技术挑战。另一方面,在设计具有分布、并发等特点的实时控制系统时,对系统的实时性、可靠性、低功耗等又有较高的要求。一种可行的设计方法是将系统按功能划分成若干相互独立的模块,各个模块处于不同的时钟域,从而构成一个异步、并发的系统。我们认为可以采用异步数据传输机制来解决模块之间的连接与数据传输等问题。本论文首先介绍了异步数据传输机制的基本理论,包括异步数据传输的本质、模块间的异步数据传输方式、异步数据传输机制的几种基本类型,以及异步数据传输机制的相关特性等;第二,利用有限状态机理论建立了Pool型和Signal型ACM的抽象数学模型P-FSM和S-FSM,在此基础上对ACM的相关特性进行了形式化的研究和分析,并研究了亚稳态问题对ACM的影响;第三,利用Matlab的Stateflow和Simulink工具,在P-FSM和S-FSM的基础上,建立了两者的仿真模型EP-ACM和ES-ACM,并对其进行了仿真和分析;第四,对基本型ACM进行了不同的扩展,提出了组合型ACM、缓存型ACM、双向型ACM、带Agent型ACM和多读取端型ACM等概念,并对其中几种扩展类型利用Simulink进行了仿真和分析;最后,研究了异步数据传输机制的硬件实现方法,探索和分析了异步数据传输机制的应用领域,提出了基于ACM的系统互连架构设计模型AIM以及基于ACM的网络控制系统等概念。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4页
引言第8-10页
第一章 绪论第10-14页
    1.1 异步数据传输技术第10-12页
        1.1.1 系统设计面临的问题第10-11页
        1.1.2 基于异步数据传输机制的设计方法第11页
        1.1.3 研究现状第11-12页
    1.2 课题研究内容和目的第12-13页
    1.3 本文组织结构第13-14页
第二章 异步数据传输机制理论第14-23页
    2.1 异步数据传输机制第14-18页
        2.1.1 异步数据传输的本质第14-16页
        2.1.2 模块间的异步数据传输方式第16-17页
        2.1.3 异步数据传输机制的分类第17-18页
    2.2 异步数据传输机制的相关特性第18-20页
    2.3 异步数据传输机制算法介绍第20-22页
        2.3.1 Pool 类型 ACM 算法第20-21页
        2.3.2 Signal 类型 ACM 算法第21-22页
    2.4 小结第22-23页
第三章 异步数据传输机制的有限状态机建模分析第23-38页
    3.1 有限状态机理论第23-24页
    3.2 ACM 的有限状态机模型第24-27页
        3.2.1 Pool 类型 ACM 的 FSM 模型第24-26页
        3.2.2 Signal 类型 ACM 的 FSM 模型第26-27页
    3.3 ACM 的相关特性分析第27-34页
        3.3.1 Pool 类型 ACM 的特性分析第27-30页
        3.3.2 Signal 类型 ACM 的特性分析第30-34页
    3.4 ACM 中的亚稳态问题第34-37页
        3.4.1 亚稳态现象第34-35页
        3.4.2 亚稳态现象对ACM 的影响第35-37页
    3.5 小结第37-38页
第四章 异步数据传输机制的 MATLAB 建模仿真第38-45页
    4.1 MATLAB的 STATEFLOW 建模方法第38-39页
    4.2 ACM 的 STATEFLOW模型第39-42页
        4.2.1 Pool 类型 ACM 的 Stateflow 模型第40-41页
        4.2.2 Signal 类型 ACM 的 Stateflow 模型第41-42页
    4.3 ACM 的 STATEFLOW模型仿真结果分析第42-44页
    4.4 小结第44-45页
第五章 异步数据传输机制的扩展第45-52页
    5.1 组合型ACM第45-48页
        5.1.1 Signal 型 ACM 的组合第45-46页
        5.1.2 Signal 与 Pool 型 ACM 的组合第46页
        5.1.3 ACM 模块间的连接方式第46-48页
    5.2 缓存型ACM第48-49页
    5.3 多读取端型ACM第49-50页
    5.4 其它扩展型ACM第50-51页
    5.5 小结第51-52页
第六章 异步数据传输机制的应用第52-60页
    6.1 ACM 的硬件设计实现第52-55页
        6.1.1 硬件设计实现原理第52-53页
        6.1.2 Pool 类型 ACM 在 FPGA 上的实现第53-55页
    6.2 基于ACM 的系统互连架构设计第55-57页
        6.2.1 互连架构设计原理第55-56页
        6.2.2 互连架构设计模型第56-57页
    6.3 ACM 在控制系统设计中的应用第57-59页
    6.4 小结第59-60页
结论第60-61页
参考文献第61-64页
发表文章第64-65页
致谢第65页
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