基于SOPC的多核处理器互连技术的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:hansenhuang1983
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随着对嵌入式应用要求的不断提高,单核处理器在复杂功能实现上出现了不足与局限性,多核技术的发展也越来越受到人们的关注。SOPC通常是指在单个芯片上通过编程实现的数字计算系统,硬件上在单一芯片内包含一个或多个微处理器、基于总线的体系结构、针对具体应用的外设、输入输出接口等资源;软件上包含嵌入式实时操作系统和应用软件,用一个芯片构成整个系统。应用SOPC设计的系统具有体积小、功耗低、可靠性好等优点。基于FPGA的SOPC的设计性能,无论从集成度、速度、功耗和价格等方面已完全能够和ASIC相媲美了,而其一次性投资低和设计周期短却是ASIC无法比拟的。而如今对于嵌入式系统的架构也开始转向多处理器的协同工作,对于多处理器的架构,多处理器如何互连,如何实现多处理器的SOPC是人们关注的问题。本文在Xilinx ISE Design Suite 13.1的EDK开发平台下,提出了一种将32位的微处理器软核MicroBlaze做为处理器模块,实现了一个基于FPGA的多核处理器的SOPC实现方法。主要工作如下:1、设计了一种新的多核处理器互连的解决方案,分别采用PLB总线和FSL总线将三个MicroBlaze软核互连起来,设计出一个基于SOPC的嵌入式多核处理器系统。2、在研究完MicroBlaze软核的基础上,研究PLB总线、LMB总线和FSL总线的用法后,在Xilinx平台工作室XPS中利用BSB向导搭建了片上多核处理器系统,并对各个硬件元素做了恰当的配置。3、在Xilinx SDK平台下,开发设计了软件应用程序,采用共享内存实现核间的数据共享,利用EDK自带的IP核XPS_Mailbox和XPS_Mutex实现了处理器核间的通信与同步,利用FSL总线实现了处理器核间的点对点的快速通信。4、对系统的架构方法进行了说明,并对系统进行了调试,结果表明该系统的功能和性能达到设计要求,该处理器互连方案可行实用,核间通信速度得到提高,且具有灵活性好、吞吐量高的优点,提升了系统的整体性能。
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