基于amba总线的soc架构优化研究与设计

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1、中图分类号：TN47论文编号：102870415-S046学科分类号：080902硕士学位论文基于AMBA总线的SoC架构优化研究与设计研究生姓名张婉桥学科、专业电路与系统研究方向数字集成电路设计指导教师陈鑫副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一四年十二月万方数据万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringResearchandDesi

2、gnonSoCArchitectureOptimizationAThesisinCircuitandSystembyZhangWanqiaoAdvisedbyProf.ChenXinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2014万方数据万方数据承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经

3、发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着大规模集成电路的迅速发展，系统芯片的架构越发复杂。在相同的资源情况下，系统性能和系统架构息息相关。优秀的系统架构设计方案对于提高系统性能可以起到事半功倍的效果。因此本课题以主流系统架构——基于AMBA(

4、AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture)的系统架构为研究目标，力图通过优化共享AMBA总线的资源配置，从而优化系统芯片性能。本课题研究了目前多核处理器的主流系统架构，对AMBA的总线结构进行详细的分析和总结。在此研究基础上，本课题建立了一套完整的系统架构优化方案，采用仿真模型与分析模型相结合，以降低系统通信延迟为提升系统性能的突破口。具体办法主要是通过合理配置各个设备对总线资源的占用以提高总线的并行工作效率，从而降低事件传输的延迟周期，进而达到提高系统性能的目的。具体工作内容包括：(1

5、)对系统架构建立普适的仿真系统模型，其目的是可以快速地得到不同激励情况下系统的通信状况，以此便可以验证优化算法的实际效果。(2)设计了延迟监测IP(IntellectualProperty)核，用来监测系统架构中各个主设备与从设备之间的通信状况，包括系统运行中各个主设备通信量的大小，以及各个主设备占用总线的周期数与申请总线仲裁的等待时间。(3)建立对应的系统分析模型，通过系统分析模型的分析建立优化系统架构的相应准则。(4)通过分析模型提取通信数据图与通信矩阵作为优化算法的初始值。进而通过子集最优分配算法对系统进行优化，该算

6、法主要通过优化不同总线之间的转接桥的通信量，来保证总线之间工作的并行性，以达到最后降低整个系统的通信延迟。为验证提出本文提出的系统架构优化方法，文章最后分别运用单总线系统架构、双总线系统架构与四总线系统架构进行完整的优化步骤验证流程，证明本文提出的方法具有操作性强、高效灵活的优点。通过对比优化前后系统架构与系统延迟周期的结果发现优化算法取得了明显的成效，优化后系统的系统延迟有大幅度的下降，总线资源利用率得到大幅度的提升。关键词：片上系统，子集最优，系统优化，通信模型，AMBA总线I万方数据基于AMBA总线的SoC架构优化研

7、究与设计ABSTRACTWiththerapidgrowthofverylargescaleintegration(VLSI),adesignspaceexplorationproblemhasbeenraisedwithanattempttoreducetimeandresourcesfordesigninganoptimalintegratedcircuit(IC)Thesystemperformanceismainlycontributedbythesystemarchitecture.Inthisthesis,we

8、presentanoptimizationmethodologyonsystem-level,whichcontainsanovelperformanceanalysismodelandaheuristicmethodforpartitioningarbitrarydevices.Inaddition,