网络处理器中多核共享ddr控制器设计与优化

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1、代号10701学号1017122055分类号TN4密级公开题（中、英文）目网络处理器中多核共享DDR控制器的设计与优化DesignandOptimizationonMulti-coreSharedDDRControllerBasedonNetworkProcessor作者姓名邹辉辉指导教师姓名、职务马佩军副教授学科门类工学学科、专业微电子学与固体电子学提交论文日期二○一三年一月西安电子科技大学硕士学位论文网络处理器中多核共享DDR控制器的设计与优化作者：邹辉辉导师：马佩军副教授学科：微电子学与固体电子学中国·西安2013年

2、1月DesignandOptimizationonMulti-coreSharedDDRControllerBasedonNetworkProcessorADissertationSubmittedtoXidianUniversityInCandidacyfortheDegreeofMasterinIntegratedCircuitSystemDesignByZouHuihuiXi’an,P.R.ChinaJanuary2013独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致

3、谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文（与学位论文相关）工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复

4、印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在本人签名：导师签名：年解密后适用本授权书。日期日期摘要摘要随着网络带宽和数据流量的急剧增长，这使得对路由器带宽和处理速度要求越来越高，基于通用处理器和专用集成电路的传统路由器已经不能满足这一要求。为此，人们提出了基于MPSoC(片上多核系统)体系的网络处理器。它是一种可编程处理器，通过集成多个处理器以及采用硬件多线程技术，具有高效的并行处理功能和灵活的编程能力；同时采用共享存储器的方式，采用片外

5、DRAM存储大容量数据。所以，DRAM的带宽和访问延迟是决定网络处理器能否进行高速存储数据的关键，如何设计并实现高性能的DRAM控制器就显得尤为重要。本文以XDNP网络处理器为背景，以DDR作为片外DRAM，研究并设计出XDNP的多核共享DDR存储控制器。首先根据DDR控制器在XDNP中的功能，给出DDR控制器的设计要求，基于该要求对DDR控制器的整体结构进行设计，对功能模块进行划分及各个功能模块进行详细的论述，并对初始化状态和读写状态机的设计进行说明；然后针对该DDR控制器的结构进行分析，结果表明DDR控制器存在性能瓶颈。为了解决这个瓶颈，必须采取相应

6、的优化策略对DDR控制器的性能进行优化。接着结合XDNP中DDR控制器本身的特点以及现有的DDR控制器优化技术，采用了基于指令预取、基于openpage以及基于bankinterleaving这三个优化策略。根据这三个优化策略，对DDR控制器的结构进行改进和模块的划分，并对新增模块进行论述。最后就DDR控制器的读写状态机的设计进行改进。本文采用Verilog语言完成了DDR控制器各个功能模块的RTL级设计，并完成了控制器的功能验证和性能分析。验证的结果证明了DDR控制器功能的正确性，同时对优化前后的DDR控制器连续执行多条指令时间和运行30ms的数据量进

7、行了统计和对比，对比的结果表明优化后的DDR控制器性能有了较为明显的提高。关键词：XDNPDDR控制器优化功能验证AbstractAbstractWiththerapidincreaseofthenetworkbandwidthanddataflow,makingthattheroutercanbeabletohavetheperformanceofhigherbandwidthandprocessingspeed.However,thetraditionalrouterbasedonGPPandASICcannotsatisfytherequireme

8、nts.Therefore,thenetworkprocessorbasedon