基于多核包处理器的高速数据交换总线设计研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文基于多核包处理器的高速数据交换总线设计研究作者：陈敬洋导N-马佩军副教授学科：微电子学与固体电子学中国·西安2011年1月’ResearchonHighPerformanceDataExchangeBusBasedonMulti．corePacketProcessorADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterinMicroelectronicsandSolid．StateElectronic

2、sChenJingyangXi’an，P．R．ChinaJanuary,2011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，除了文中特另U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，

3、本人承担一切的法律责任。本人签名：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：研究生在校攻渎学位期问论文工作的知识产权单位属西安电子科技犬学。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，毕业厉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。(保密的论义在解密后遵守此规定)本人签名：导师签名：tl期妇也；。兰yH期讧￡z：釜!么摘要随着互联网高速的发展和微电子技术的

4、不断进步，网络处理器作为现代网络系统的核心设备，正在沿着MPSoC(多核片上系统)的方向发展。可编程多线程数据处理单元由于其高效的多任务并行处理机制和高度的灵活性，使网络处理器在面对不断更新的网络协议和快速增加的网络带宽时具有更强的处理能力。作为网络处理器的数据交换枢纽，数据交换总线承载着交换接口资源和多核处理单元以及SDRAM单元之间众多的数据通路和控制通路，因此数据交换总线是决定网络处理器性能的关键单元之一。如何设计并实现高速的数据交换总线对于高性能网络处理器系统显得至关重要。本文重点研究了在并行多线程包处理系统

5、中的高速数据交换总线的若干关键技术。数据交换总线采用了并行的推拉结构，通过接收并执行包处理单元和SDRAM单元发出的数据传输参考指令或DMA请求，完成各种数据和控制信息的传输；采取了接口资源的异步访问和线程的信号唤醒机制以及P数据缓冲单元与SDRAM之间的高效DMA传输机制，从而有效隐藏了快速总线接口(FastBusInterface)资源的访问延时；通过对传输请求和传输指令的分类缓冲，并对各缓冲队列中的任务设置合理的优先级，使数据交换总线的带宽得到充分利用；采用传输指令控制的流水线结构提高了传输任务的执行效率。本文

6、完成了数据交换总线的详细设计方案及其RTL级描述，并完成了数据交换总线全面的功能验证和FPGA验证。通过对数据交换总线的性能评估可知，在工作频率为200MHz的情况下，其理论带宽和在网络处理器系统中的实际统计带宽分别为3．41Gbps和2．56Gbps。关键词：数据交换总线多核片上系统网络处理器多线程数据通路AbstractAbs仃actWiththedevelopmentofInternetandmicroelectronictechnology,networkprocessor,asthecoreequipmen

7、tofmodemnetworksystem，isdevelopingtowardthedirectionofMPSoC(Multi-ProcessorSystemOnaChip)．Becauseofitsflexibilityandllighefficiencyoftheparallelprocessingmechanismformultipletasks，programmableandmultithreadingdataprocessingunitwillgetstrongdataprocessingability

8、whenit’SconfrontedwitllvariousIntemetprotocolandfastincreasingnetworkbandwidth．Asthekeyjunctionfordataexchanginginnetworkprocessor，dataexchangebusestablishingthedatachannels