处理器和存储之间的性能差距日趋严重,将处理器和存储器集成到单一芯片的PIM技术为解决存储性能瓶颈问题提供了新的途径。相对于当前超标量和超长指令字处理器的局限性而言,向量处理器从开发数据级并行方面提供更高的性能。VLSI技术和半导体工艺的飞速发展,使向量处理所需的大量硬件可以集成在一块芯片内。把PIM技术和向量技术有机结合的高性能VIM体系结构,能够充分利用嵌入式DRAM所带来的高带宽,更好地发挥向量处理的优势,具有较高的性价比,是针对存储性能瓶颈的良好解决方案。 课题在研究PIM技术与向量处理技术的基础上,对VIM体系结构进行了研究,验证实现了存储器内置向量处理器——KD-VIM-1。本文对基于高性能VIM体系结构的嵌入式存储系统进行了深入研究,在分析目前国内外已有的嵌入式存储系统体系结构的基础上,提出了KD-VIM-1系统的嵌入式存储系统体系结构。研究了几种交叉开关模型和相关调度算法,分析了VIM体系结构的访存特征,提出并实现了KD-VIM-1存储交叉开关。同时对低位交叉编址技术、扭斜交叉编址技术进行了探讨,设计了适合于KD-VIM-1的嵌入式存储系统的编址方式。 最后,本文采用硬件描述语言VHDL实现了KD-VIM-1的嵌入式存储系统,进行了功能模拟,采用Altera Stratix FPGA完成了综合,并在ProSuperStar开发板上对KD-VIM-1的嵌入式存储系统进行了验证。