面向雷達(dá)應(yīng)用的粗粒度可重構(gòu)處理器中數(shù)據(jù)緩存結(jié)構(gòu)設(shè)計.pdf

1、可重構(gòu)處理器兼具高性能和靈活性，特別適合于實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號處理等并行性高、數(shù)據(jù)量大的計算密集型應(yīng)用。然而，為了滿足雷達(dá)應(yīng)用日益增長的高性能要求，粗粒度可重構(gòu)處理器中的計算資源成倍增加?？芍貥?gòu)處理器的并行計算資源在進(jìn)行運(yùn)算時，需要同時從片上存儲中讀取數(shù)據(jù)，會頻繁地出現(xiàn)訪存沖突現(xiàn)象，而訪存沖突會導(dǎo)致片上數(shù)據(jù)訪存時間變長、訪存性能低，從而影響可重構(gòu)處理器的工作性能。因此，設(shè)計合理的片上數(shù)據(jù)緩存結(jié)構(gòu)以及高效的片上數(shù)據(jù)緩存管理機(jī)制對于提高可重構(gòu)處理器

2、的工作性能具有非常重要的作用。
　　本文從雷達(dá)核心算子的訪存特性入手，針對面向雷達(dá)核心算子的粗粒度可重構(gòu)處理器中數(shù)據(jù)訪存沖突造成的問題，設(shè)計了片上層次化的緩存結(jié)構(gòu)，并提出了一種基于多存儲體的線性步長可變的數(shù)據(jù)緩存管理機(jī)制。(1)本文分析了雷達(dá)核心算子的數(shù)據(jù)訪存過程，總結(jié)了雷達(dá)核心算子數(shù)據(jù)訪存的兩大特性:數(shù)據(jù)訪問并行性和一維規(guī)整跳步性。(2)從兩方面著手對片上數(shù)據(jù)緩存管理機(jī)制進(jìn)行了設(shè)計與優(yōu)化:硬件結(jié)構(gòu)方面，通過在可重構(gòu)處理器中的各個

3、計算陣列間設(shè)置多個存儲單元形成共享的存儲體簇，并通過理論分析和C模型仿真，對存儲體數(shù)目進(jìn)行了評估;管理機(jī)制方面，建立了計算陣列與各個存儲體之間可配置的邏輯映射關(guān)系，降低了多個計算陣列并行工作時產(chǎn)生的訪存沖突，提高了計算陣列的數(shù)據(jù)吞吐率，從而提高了可重構(gòu)處理器的數(shù)據(jù)訪存性能。
　　本文電路實(shí)現(xiàn)采用SMIC40nm工藝，電路運(yùn)行主頻為500MHz。實(shí)驗結(jié)果表明，基于本文設(shè)計的片上層次化緩存結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)緩存管理機(jī)制，片上數(shù)據(jù)緩存單元大小