论文部分内容阅读
传统单核处理器采用超标量和流水结构提高处理器的主频,充分开发指令级的细粒度并行以提高性能。但是在当前技术条件下,如果再单纯借助于提高主频获取性能,会遇到不可逾越的功耗和热量瓶颈。随着集成电路制造工艺水平的迅猛提高,片上可以集成的晶体管数目日益增多,体系结构设计者转而在芯片内集成多个相对简单的处理器核,寻求应用程序的粗粒度并行,进而提高性能。在芯片设计过程中,仿真和验证最耗时但又非常重要。由于芯片日益复杂,片上集成的处理器核的数目越来越多,传统的软件仿真验证非常耗时,已不能适应芯片开发周期日益缩短的趋势。FPGA为设计人员提供了快速原型建模的条件,基于FPGA开发的芯片验证仿真平台的运行速度接近于真实芯片,逐渐成为验证人员的首选。本文以中国科学院计算技术研究所先进微系统组的片上多核处理器研究课题(Godson-T)为背景,对基于FPGA的多核处理器原型验证平台展开了研究,并实现了Godson-T原型验证平台的雏形。本文阐述了该平台的原理、设计思路和设计难点,主要工作如下:1.针对Godson-T实现了一个程序加载器,其功能是把Runtime系统和经过交叉编译后生成的可执行文件下载到FPGA的硬件设计上。2.基于PCI接口实现了原型验证板的驱动程序。作为软件接口和硬件平台之间的桥梁,设备驱动提供了一系列的调用接口,为软件层的扩展提供了必要条件,同时在内核的支持下把软件层的命令翻译成硬件信号发送到地址总线、命令总线和控制总线上传递给硬件。3.针对Godson-T设计了硬件I/O接口。由于Godson-T相对宿主机而言是一个独立的系统,拥有自身的处理器、内存和内部总线,因此由宿主机传送过来的信号必须经过一个转换器解析成Godson-T可识别的数据包。4.Godson-T原型验证平台为软硬件协同设计和验证提供一个黑盒平台。最后,在此平台上对Godson-T进行了从模块级到系统级的验证,目前的工作进展是可以在此平台上运行并行程序。处理器的仿真验证是一项极其复杂的工作。本文实现的原型验证平台为后续的处理器验证工作提供了基础。目前,验证平台已能成功运行规模较小的并行程序,为了进一步验证处理器的功能,还需进行大量的工作。