基于UM—BUS总线的可重构缓存机制的研究与设计-论文.pdf

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1、2014年4月计算机工程与设计Apr．2014第35卷第4期COMPUTERENGINEERINGANDDESIGNVo1．35No．4基于UM—BUS总线的可重构缓存机制的研究与设计杨小林，张伟功十(首都师范大学北京市高可靠嵌入式系统技术工程研究中心，北京100048)摘要：为提高动态可重构高速串行总线UM_BUS的带宽利用率，通过分析UM-BUS总线数据访问和传送的特点，提出了一种有效可行的两级缓存管理算法，并采用该算法设计了一种静态可重构的数据高速缓存机制。该缓存机制采用了驱动级缓存以及可重构缓存的技术，在UM-BUS总线控制器的驱动程序中得到实现。实验结果表

2、明，该缓存机制能长时间的安全稳定地运行，且有效地提高总线带宽利用率，验证了该缓存机制的正确性和有效性。关键词：可重构；高速串行总线；高速缓存；替换算法；预取；回写中图法分类号：TP302．1文献标识号：A文章编号：1000—7024(2014)04—1433—06ResearchanddesignofreconfigurabledatacacheforUM—BUSYANGXiao—lin。ZHANGWei—gong十(BeiingEngineeringResearchCenterofHighReliableEmbeddedSystem，CapitalNormalUn

3、iversity，Beijing100048，China)Abstract：Toimprovethebandwidthutilizationofdynamicallyreconfigurablehigh-speedserialbusUMBUS，aviableandefec—tivetwo-levelcachemanagementalgorithmisproposedbasedonanalyzingthefeaturesofUM-BUSaccessingandtransmittingdata．Besides，byadoptingthealgorithm，astatic

4、reconfigurabledatacachemechanismisdesignedwithusingdrive-levelcachetechnologyandreconfigurablecachetechnology．ThecachemechanismisrealizedinthedriverofUMBUScontroller．Results—oftheexperimentaltestindicatethecachemechanismcanrunsafelyandstablyforalongtimeandimprovetheutilizationofUM-BUSb

5、andwidtheffectively，whichprovesthecorrectnessandeffectivenessofthecachemechanism．Keywords：rec0nfigurablity；high-speedserialbus；cache；replacement；pre-fetch；write-back重构高速串行的新型总线，它能在冗余通道上并发传输数0引言据，同时对线路进行实时的故障检测，并隔离故障线路，现代嵌入式系统多数都挂载着一定量的外围设备，处然后根据现存的有效线路，将数据动态重组后进行传输，理器在访问这些外围设备往往需要耗费大量I

6、／O时间，这从而提高整个系统的可靠性和故障安全性。目前该总线只在一定程度上降低了系统的总体性能。但通过高速缓存机支持一主多从模型，能同时挂载32个从设备。32位宽的制缓存这些设备I／0数据，可以解决这个问题。同时，由UM-BUS在理想情况下，其带宽可达到269．5M／s。于嵌入式系统的应用环境不同，其访问外围设备的数据特然而由于UM-BUS的实际应用系统中存在大量的设备征也不同，传统的单一静态缓存机制已无法满足系统需求。I／0操作，导致其实际带宽利用率并不高。为解决这个问为此，前人提出了可重构缓存的概念。近几年，可重构缓题，需要为UM-BUS定制一种有效可行的高速缓

7、存机制。存在嵌入式系统领域已得到充分研究，并广泛的应用于实为此，本文借鉴Linux页高速缓存机制[2]和多种可重构缓际系统中。本文借鉴可重构缓存机制在嵌入式系统中的研存在嵌入式系统中的研究成果[4]，采用驱动级缓存技术，究成果，针对UM-BUS总线设计了一种有效可行的静态可研究设计了一种静态可重构的数据缓存系统，且在UM-重构的高速缓存机制。BUS总线控制器的驱动程序中实现了该系统。该缓存系统本文的研究对象是UM-BUS(dynamicallyreconfigu—可根据所提供的配置文件，为总线应用系统中的每个从设rablehigh-speedserialbus)