基于nios+ⅱ软核的多内核系统设计

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1、西安电子科技大学硕士学位论文基于NiosII软核的多内核系统设计作者：雷敬楹导师：蔡觉平副教授学科：微电子学与固体电子学中国西安。。2011年1月TheDesignofMulti—-coreSystemBasedonNiosIISoft．．coreADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterinMicroelectronicsandSolid．．StateElectronicsByLeiJingyingXi’an，P．R．China

2、January2011I———————．_·●西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，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谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他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，本人承担一切的法律责任。本人签名：矮瑟建丝日期丝

3、!!：三：2趁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。学校有权保留送交论文的复印件，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。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权书。本人签名：建瑟窿整日期丝u!三：z互导师签名：；臻鬓痒日期星望!!：堕：丝J摘要

4、随着集成电路工艺水平的发展，计算机和通信设备对芯片运算能力的需求也迅速增长。传统的以提升主频为手段的处理器性能提升方式，会引起单内核处理器功耗的提高。多内核技术采用分布式低功耗技术为芯片集成度和性能的提高，提供了更为广阔的空间。本文以16内核系统的实现为目的，采用了SOPC技术，搭建了基于NiosII嵌入式处理器的单核SOPC系统与16内核SOPC系统。采用16节点的2Dmesh片上网络(NoC)来代替传统的总线架构实现内核间通信。并进行了验证与测试。测试内容包括：随机模式下数据传输时延测试，中断时延测试和数据流图测试。数据传输

5、时延测试记录了服从泊松分布的数据流在网络注入率为0．6e．3～1．8e一3的传输时间。中断时延测试在50MHz的频率下，通过对硬件模块与内核之间的握手信号传递时间进行计数，得出NiosII内核的中断响应时间。数据流图测试模拟MP3解码器数据流图与3GPP．LTE4x2MIMO系统接收端数据流图，采用非并发原则逐级触发，最后使测试数据与实际系统传输时间相比较。测试结果表明NiosII系统的中断时延约为2．9m。NiosII系统的数据传输时间与MP3解码器系统数据传输时间之比约为3：8，而对应的3G系统接收端模拟测试的结果约为476

6、：1。因此16内核SOPC系统具有模拟低性能系统的能力，而使用该系统完成高性能系统的模拟难度很大。由于系统的瓶颈是NiosII内核，采用高性能内核替代NiosII内核可以获得系统性能的提升。但相对于传统的SoC设计方法，SOPC技术可以提高设计灵活性并缩短系统设计周期，并在很大程度上降低研究成本。关键词：NiosII软核多内核可编程片上系统片上网络rAbstractMulti-coreprocessortechnologywasbroughtaboutbasedonapointofview：improvingprocessorp

7、erformanceonlybyincreasingfrequencymayincreasethepowerandheat．Themulti—coreprocessortechnologyprovidesabroaderhorizonforimprovingtheintegrationandperformanceofchipsinfuture．Thisthesisaimstotherealizationofthe16-coressystembyusingSOPCtechnology．Single--coreSOPCand16·-

8、coresSOPCbasedonNios11wereconfiguredinSOPCBuilder．ItisfeasibletosolvecommunicationproblemsbyusingNoCinmulti-coreprocessorsystem．Thi