RISC指令集众核处理器功能验证与实现

众核技术已成为当前处理器体系结构发展的必然趋势,如何对众核处理器设计进行有效而充分的验证,成为当今IC设计验证领域的研究热点之一,也是众核处理器芯片能否成功流片的关键因素之一。目前工业界采用基于仿真的验证作为主要的验证方式,重点介绍了以覆盖率为导向的RISC众核处理器的功能验证环境的整体设计,提出了“被动式”的验证思想,并采用“软硬件协同验证”的策略,最终达到每条指令都比对通过的验证目标,辅以后期阶段所引入的时序验证策略和功耗评估策略,完整地提出了一套芯片验证平台搭建和验证功能实现的方法流程。     

可进化芯片的FPGA接口设计与实现

针对FPGA IP核在可进化可编程系统芯片(SoPC)中嵌入时存在FPGA IP核端口时序控制和位流下载的问题,实现一种适用于可进化SoPC芯片的FPGA接口。该FPGA接口使用异步FIFO、双口RAM的结构和可扩展的读/写命令传输方式来实现FPGA IP核与系统的异步通信。嵌入式CPU可以通过FPGA接口实现FPGA IP核的片内位流配置。FPGA接口中的硬件随机数发生器实现进化算法的硬件加速。使用自动验证平台与FPGA原型验证平台对FPGA接口进行验证来实现验证的收敛。测试结果表明,FPGA接口成功实现了嵌入式CPU与FPGA IP核的通信,完成芯片内的进化。     

基于多FPGA的NoC多核处理器验证平台设计

为了能够灵活地验证和实现自主设计的基于NoC的多核处理器,缩短NoC多核处理器的设计周期,提出了设计集成4片Virtex-6-550T FPGA的NoC多核处理器原型芯片设计/验证平台.分析和评估了NoC多核处理器的规模以及对FPGA硬件资源的需求,在此基础上给出了集成4片FPGA的开发板详细设计方案,并对各主要模块如互联架构、电源、板级时钟分布、接口技术、存储资源等关键设计要点进行阐述.描述了开发板各个主要模块的测试过程和结果,表明了该设计的可行性.     

多核DSP的多路同步时钟信号设计

多核数字信号处理器(DSP)具有丰富的外设接口,每个外设接口具有各自独立的参考时钟。由于多核DSP具有较快的数据处理能力,对外设接口的时钟要求较高。当多个接口协同工作时,对时钟的同步要求较高。本文介绍了多核数字信号处理器TMS320C6678的时钟设计,通过时钟芯片CDCM6208提供多路不同工作频率的时钟信号到DSP,文中介绍了时钟芯片的初始化和设置以及详细的软硬件设计方法。     

Intel SoC处理器的I~2C总线IP核设计与应用

Intel SoC处理器E6x5C系列产品,作为多芯片的封装芯片,具有出色的灵活性。本文基于该处理器,利用Altera新一代集成开发工具Qsys,描述了I2 C总线IP核的设计过程,给出了IP核的系统接口和各个子模块的设计方法,并进行仿真和验证,最后将该IP核应用于模拟视频解码芯片SAA7113的配置及初始化。     

基于EMIF总线接口的桥芯片设计

EMIF是DSP（数字信号处理器）器件上的外部存储接口,基于TMS320VC5510电路的EMIF接口,提出了一种桥芯片的设计方法。该桥芯片包含了多个低速外设如I2C、UART以及SDIO接口,同时集成了IDO、ADC模拟IP,设计进行了充分的EDA仿真和FPGA验证,并进行了流片验证,实装测试结果表明EMIF接口可与桥芯片通信无误,实现了TMS320VC5510电路的外设扩展功能。该桥芯片的设计方法大大增加了市场上SoC设计的灵活度,有效地降低了设计周期,节约了设计成本。     

基于 NiosII 的音频信号分析仪设计

文中研究了一种基于傅立叶变换和 Nios 软核控制器的硬件音频信号分析方法,并构成一种音频信号分析仪.该仪器通过 Avalon-ST 总线有效的把 FFT IP 核与 Nios 软核处理器有机的结合起来,在 FPGA 芯片上配置 NiosII 软核处理器和相关的接口模块来实现嵌入式系统的主要硬件结构,该结构使得软件和硬件集成到一片可编程逻辑器件平台上,使设计同时获得软件的灵活性以及硬件的高性能优势.设计中,在 Altera EP2C35系列 FPGA 芯片中嵌入 NiosII 软核处理器,使之集成在一片 FPGA 上,开发效率高、灵活性强,能较好地满足的市场需求     

基于NiosⅡ的音频信号分析仪设计

文中研究了一种基于傅立叶变换和Nios软核控制器的硬件音频信号分析方法,并构成一种音频信号分析仪。该仪器通过Avalon—ST总线有效的把FFT IP核与Nios软核处理器有机的结合起来,在FPGA芯片上配置NiosⅡ软核处理器和相关的接口模块来实现嵌入式系统的主要硬件结构,该结构使得软件和硬件集成到一片可编程逻辑器件平台上,使设计同时获得软件的灵活性以及硬件的高性能优势。设计中,在AlteraEP2C35系列FPGA芯片中嵌入NiosⅡ软核处理器,使之集成在一片FPGA上,开发效率高、灵活性强,能较好地满足的市场需求。     

通用型软、硬件监控平台的设计与开发

为了解决通信系统中多个分机一体化的监控问题,设计和开发了基于NiosⅡ和FPGA的通用型软、硬件监控平台.该平台是以Altera公司研发生产的EP3C80系列FPGA芯片和发行的NiosⅡIDE编译软件进行开发设计的多接口、多协议通用型监控平台.通过开发软件在FPGA硬件上建立嵌入式NiosⅡ软核处理器,根据需要添加基于AVALON总线的用户外设,构建网口/串口/IIC/SPI等接口,对设备内部多种硬件模块进行控制,使其能够按照正确的指令执行相应的操作,实现对应的各项功能.     

基于FPGA的AVS视频解码芯片验证平台设计

针对AVS视频解码芯片仿真和验证的要求,提出了基于FPGA的验证平台框架。该验证平台主要用于对AVS解码芯片进行硬件模块的验证,从而为整个视频解码芯片的开发提供可靠的依据。该平台基于Nios II软核处理器,可使软件模块和硬件模块在一个平台下真正实现软硬件协同工作。基于该平台实现了多个硬件模块和AVS视频解码芯片的验证,其结果证明了该验证平台的正确性和可靠性。     

一种类脑处理器片上网络的验证框架

近年来,随着摩尔定律的放缓,传统体系结构逐渐面临“存储墙”和“功耗墙”问题。如今新型计算模式和体系结构层出不穷,其中就包含了类脑计算。由于其存算一体的特点,类脑计算已逐步打破了冯·诺依曼体系结构带来的“存储墙”和“功耗墙”限制,在类脑处理器上相关类脑算法得到了高效的应用。现阶段在大规模生物神经网络的应用场景下,需要提升多核类脑处理器的规模可扩展性,保持其高数据吞吐量和低传输延时。现今,大多数多核类脑处理器的设计采用片上网络作为互连结构。然而目前关于这类片上网络的验证研究还相对较少。鉴于片上网络对多核类脑处理器的重要性,建立一套完整而鲁棒的片上网络功能验证框架意义重大。旨在基于随机化方法来生成行为级和FPGA硬件级测试所需的激励文件,通过对日志文件进行高效处理实现较为全面的功能验证。     

多核DSP软件调试环境研究与设计

针对武器装备嵌入式系统向自主化、智能化、小型化、低功耗快速发展的趋势,介绍了装备研制对自主多核处理器及其软件调试环境的迫切需求,分析了嵌入式系统远程调试的基本原理和特点、JTAG标准和边界扫描技术。以自主同构8核数字信号处理器为目标平台,基于目标平台JTAG控制器之间的菊花链连接方式,提出了面向该目标平台的软件调试环境设计方案,讨论了USB接口仿真器软硬件设计和多线程调试代理软件设计等关键技术。实现的软件调试环境能够在调试主机上对目标平台进行指令级和源码级交叉调试,解决了目标平台缺乏配套软件调试手段的实际问题,为目标平台在武器装备上的推广应用提供了有力支撑,对其他面向多核处理器的调试环境设计具有参考价值。     

Dynamic cloud resource management for efficient media applications in mobile computing environments

Single-instruction-set architecture (Single-ISA) heterogeneous multi-core processors (HMP) are superior to Symmetric Multi-core processors in performance per watt. They are popular in many aspects of the Internet of Things, including mobile multimedia cloud computing platforms. One Single-ISA HMP integrates both fast out-of-order cores and slow simpler cores, while all cores are sharing the same ISA. The quality of service (QoS) is most important for virtual machine (VM) resource management in multimedia mobile computing, particularly in Single-ISA heterogeneous multi-core cloud computing platforms. Therefore, in this paper, we propose a dynamic cloud resource management (DCRM) policy to improve the QoS in multimedia mobile computing. DCRM dynamically and optimally partitions shared resources according to service or application requirements. Moreover, DCRM combines resource-aware VM allocation to maximize the effectiveness of the heterogeneous multi-core cloud platform. The basic idea for this performance improvement is to balance the shared resource allocations with these resources requirements. The experimental results show that DCRM behaves better in both response time and QoS, thus proving that DCRM is good at shared resource management in mobile media cloud computing.     

基于多核并行的海量数据序列模式挖掘*

为了在多核处理器上充分利用多核资源以提升挖掘性能,提出了一种动态与静态任务分配机制相结合的基于多核的并行序列模式挖掘算法。该算法采用数据并行与任务并行相结合的策略,在各处理器核生成局部序列模式后,再与其他处理器核协同,以最终获得所有的全局序列模式。算法通过并行局部归约技术消除了局部序列的重复生成与计算,并可结合静态与动态任务分配机制解决处理器的负载不均衡问题。理论分析和实验都证实了该算法可有效利用多核计算平台及多核体系结构优势,具有较高的运行效率和加速比。     

多核处理器的结构设计研究

围绕如何进行多核处理器的结构设计，提高处理器性能这一问题，结合传统多处理机设计原理对多核处理器结构设计进行了研究，并对当前主要商业多核处理器进行了研究，揭示了其发展趋势，探索了未来多核处理器设计的发展方向。     

异构多核处理器体系结构设计研究

多核技术成为当今处理器发展的重要方向,异构多核处理器由于可将不同类型的计算任务分配到不同类型的处理器核上并行处理,从而为不同需求的应用提供更加灵活、高效的处理机制而成为当今研究的热点.本文从体系结构的角度探讨了异构多核处理器设计中的关键点,从内核结构、互连方式、存储系统、操作系统支持、测试与验证、动态电压调节等方面分析...     

异构处理器多操作系统协同技术研究

随着嵌入式设备应用场景日趋复杂的变化,异构多核架构逐渐成为嵌入式处理器的主流架构.目前,多核处理器主要采用的单操作系统模式在实际应用中存在诸多局限性.为了充分发挥异构处理器的多核特性,针对异构处理器不同核部署相应的操作系统并实现多操作系统协同处理技术至关重要.本文对异构多核处理器（ARM+DSP）操作系统进行了研究,在异构多核平台上成功移植了嵌入式Linux和国产DSP实时操作系统ReWorks;为实现ReWorks与Linux操作系统协同处理,本文对核间通信的关键技术进行分析研究,并以TI公司的AM5718为例,设计了一系列多核异构通信组件.经测试,本文设计的异构通信组件实现了在ARM上对DSP核进行ReWorks操作系统和应用程序的动态加载、Linux与ReWorks核间消息收发、以及Linux与ReWorks的协同计算等功能.     

混合粒子群算法的异构多核处理器间任务调度

针对异构多核处理器间的任务调度问题,为了更好地发挥异构多核处理器间的平台优势,提出一种基于将有关联的且不在同一处理器上的任务进行复制的思想,从而使每个异构多核的处理器能独立执行任务,来减少不同处理器之间的通信开销,并且通过混合粒子群算法(HPSO)来调度异构多核处理器中的任务,避免由于当任意一个异构多核处理器由于任务分配过多而导致计算机不能及时且准确地得出结果.最后实验证明,对比传统的启发式分配方案和常见的遗传算法(GA),基于任务复制思想分配方案和混合粒子群算法(HPSO)具有更好的求解能力,并且可以提供执行时间更少的调度分配方案,具有较好的应用价值.     

多核操作系统发展综述

多核处理器的核心迅速增长以及结构日益复杂,给未来操作系统的设计带来了很大的挑战。为适应多核处理器的发展,可以利用分布式设计思想,从结构和功能上对传统多核操作系统进行分布式处理优化,将多核硬件划分为不同的子系统,尽可能降低各子系统之间的耦合度,从而提高多核操作系统的可扩展性。本文概括当前多核操作系统研究的三种技术路线,力求宏观展现多核操作系统的发展趋势。