基于fpga双核嵌入式系统构建

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1、厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。(√)2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括

2、号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：簿移ul弓年(月弓日摘要随着信息处理技术的不断发展，传统的嵌入式单核系统在提升整体性能上面临瓶颈，基于FPAG的多核系统设计也逐渐发展起来。基于摩尔定律，处理器芯片厂商一直在不断提高芯片工作频率来提高处理器的性能，但随着芯片设计与制造工艺的不断改进，处理器芯片上集成的晶体管已超过上亿个，在体系结构的限制下已很难单纯通过提

3、高主频来提升性能，同时，主频提高带来的功耗问题也不容小觑。然而从应用需求来看，日益复杂的多媒体，科学计算，虚拟现实等多个领域都需要计算机提供更强大的计算能力，因此多线程，多内核技术的发展成为必然趋势。本文综述了多核处理器架构与并行计算的发展历程，分析了并行计算机系统的体系结构，根据指令流和数据流的不同组织方式，结合实验室现有的Xilinx公司设计的Virtex-IIPro开发板的特点提出了一种构建双核系统的方法，并通过并行程序的运行验证了其可靠性。本设计利用了XUPVirtex—IIPro开发板的两个PowerPC405硬核，

4、两个处理器共享了一部分外设，并设置了共享通道。两个处理器也分别独占了部分外设，PPCO通过总线桥控制外设DIPSwiches，PPC1控制外设LED4Bits，这样可以验证处理器的工作状态，为了保存程序，为两个处理器分别设置了独占的BootBRAM及中断控制器和复位控制器，2个PowerPC共享JTA6，都能通过串口进行输出。在并行程序对比中，本文通过OpenMP多线程编写了双核FFT算法，实验结果表明效率有明显提升。在Xilinx公司的系列开发工具并不支持在Virtex—IIPro开发板上构建双核的情况下，国内的多数大学实验

5、室都是进行的单核PowerPC405的应用开发，没有利用到其有两个硬核的优势，造成资源闲置。本项目实现了在FPGA开发板上的双核系统构建，充分利用了系统资源，能通过互锁程序合理控制共享的外设，并能共用一个串口进行输出，克服了调试不便的难题。本文的设计方法简洁易行，运行结果证明了其可靠行，该系统为基于FPGA的双核嵌入式系统设计提供了参考价值。摘要关键词：双核系统FPGA并行计算IIAbstractWiththecontinuousdevelopmentofinformationtechnology,thesingle—core

6、embeddedsystemisdifficultinimprovingthecomputingability,andthemulti-COresystemdesignedbasedonFPAGgraduaUydeveloped．BasedonMoore’SLaw,themanufacturerswhichmaketheprocessorchiphavebeenconstantlyimprovingtheoperatingfxequencytoimprovetheperformanceoftheprocessor．Howeve

7、r,whenoverhundredsofmillionsoftransistorsateintegratedontheprocessorchip，thesystemgoestothestructurallimitationandCallnotbedesignedtoimproveperformancejustbyincreasingthefrequency．Also，thepowerconsumptioncannotbeunderestimatedwiththeincreasingfrequency．Therefore，mul

8、ti-threadedandmulti—coretechnologyhasbecomeaninevitabletrendinordertosatisythemoreandmorecomputingdemand．Adual--coresystembasedonVirtex·-I