64位高性能DSP并行訪存部件的設(shè)計(jì).pdf

1、為了滿足不斷增長的應(yīng)用需求，單指令多數(shù)據(jù)流（Single Instruction Stream Multiple Data Streams，SIMD）結(jié)構(gòu)成為高性能DSP（Digital Signal Processing）的重要擴(kuò)展。具有SIMD擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的DSP通常集成了大量的并行處理單元，按照單指令多數(shù)據(jù)流的方式運(yùn)行，以有效提高應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)級(jí)并行；但同時(shí)也面臨著數(shù)據(jù)訪存帶寬不足、并行訪存沖突、SIMD訪存對(duì)齊等嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)訪存帶寬

2、使用效率的問題，降低了DSP的實(shí)際計(jì)算性能。因此，研究高效、高帶寬的并行訪存部件的設(shè)計(jì)具有重要意義。
　　X64-DSP是項(xiàng)目組自主研發(fā)的面向高性能計(jì)算的多核DSP芯片的DSP內(nèi)核，采用VLIW(Very Long Instruction Word)+SIMD技術(shù)和標(biāo)、向量并行處理結(jié)構(gòu)。本文基于X64-DSP的體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了支持標(biāo)、向量處理的并行訪存部件(Parallel Memory Unit，PMU)，實(shí)現(xiàn)了DSP內(nèi)核的低沖

3、突、高帶寬的數(shù)據(jù)并行訪存，具體工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）首先分析了X64-DSP運(yùn)算單元的峰值運(yùn)算數(shù)據(jù)帶寬需求，研究了評(píng)測其計(jì)算性能的重要算法——GEMM(General-Purpose Matrix Multiplication)算法原理及分塊實(shí)現(xiàn)方法，并根據(jù)訪存設(shè)計(jì)需求，提出了X64-DSP并行訪存部件的總體設(shè)計(jì)方案。
　?。?）設(shè)計(jì)了X64-DSP并行訪存部件的標(biāo)量、向量訪存指令集，支持線性、循環(huán)尋址兩種尋址模式以

4、及多種數(shù)據(jù)訪存粒度，提高了訪存的靈活性。
　?。?）實(shí)現(xiàn)了本地存儲(chǔ)器模式的PMU，支持標(biāo)、向量并行訪存流水線操作。標(biāo)量訪存單元實(shí)現(xiàn)了對(duì)核內(nèi)標(biāo)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間以及核內(nèi)外配置空間的訪問，并能利用空閑訪存帶寬為矩陣乘法的向量運(yùn)算提供數(shù)據(jù)支持；向量訪存單元能為向量運(yùn)算單元提供SIMD高帶寬的并行數(shù)據(jù)支持；同時(shí)標(biāo)、向量存儲(chǔ)體均可支持雙緩沖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)搬移，能有效隱藏DMA數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高并行訪存效率。
　?。?）對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了模塊級(jí)、系統(tǒng)