文档介绍：东南大学
硕士学位论文
嵌入式处理器中TLB宏单元的设计与优化
姓名:洪俊峰
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:吴建辉
20080301
摘要母咧髌涤肫獯娲⑵鞯牡投寥∷俣燃ú幌嗯洌艽蟪潭壬舷拗屏舜砥鞯男省D壳广泛采用的解决方案是在嵌入式系统中加入片上高速缓存痛娲⒐芾淼ピ狹褪峭瓿尚槭档址转换、实现存储保护的关键部件,它是页表美幢4孀罱褂玫囊潮硐钜约八堑姆梦嗜ㄏ本文以自主研发设计的一款基于内核的酒!狦为研究对象,用全定制的方法设计并优化了与内核相匹配的甑ピ#云谀芄惶岣吣诤说男阅埽蛊湓诘湫颓榭鱿通过合理地划分结构和选择参数,设计并实现了甑ピ!8軹的数据流向和时序特点,设计结果表明:主时钟频率,仿真温度,内核电压跫拢琓功能完全正确,平均功耗为0迅肨宏单元内嵌于高性能系统芯片杓浦忻媪倭艘桓龊艽蟮哪烟猓呵度胧酱砥如中的地址转换后备缓冲器控制信息。频率达到,面积和功耗尽可能小。在充分理解⒋娲⒎梦试砑暗刂纷;还痰幕∩希相应的状态机以控制T俗鳌2捎枚缪顾醴珼际醵哉实现的甑ピ=泄挠呕4送猓的抡婺P屠茨D釺的外部行为以提高仿真的速度,方便分析和调试。.。建立:戏抡嫫教ǘ运杓频腡宏单元进行仿真,诤酥薪辛髌馐越峁砻鳎撼N隆⒛核电压跫拢琓功能完全正确,最高主频大于。关键词:琈,嵌入式处理器,宏单元,优化,抡婺P停琋联合仿真
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埤日东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明本人声明所呈交的学位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,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南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作了明确的说明并表示了东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布谢意。ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。
第一章绪论研究背景年代初到年代初的发展完善,虚拟存储器已广泛应用于大中型计算机系统。目前大部分计算机都采现在的计算机应用中,计算机软件设计者和计算机用户对于存储器容量的需求是无止境的,认为了程序执行的灵活性,为了对存储器中的程序及数据实现保护和共享,为了运行大型程序和真正实现多间——虚拟存储器。虚拟存储器具有以下特点:;捎枚俣ㄎ唬蚧顺绦虻淖叭朐。采用虚拟存储技术的好处是:可以进行非常有效的多道程序设计,消除对用户使用主存的过紧限制,因此可以提高存储系统的性能。在诓浚褂玫氖切槟獯娲⑵鞯男槟獾刂罚皇钦嬲奈锢淼刂存储器的实际地址P拟地址是程序编译后生成的逻辑地址,在程序运行时,必须映射到真正的物理地址,而且还必须是快速地址转换成物理地址。且桓隹焖倩捍妫俗罱褂玫男槟庖澈虚拟地址的高位部分和其相应的物理页号锢淼刂返母呶徊糠,从而能够快速地提供实际地址,使】。制造工业、过程控制、通信、仪器、汽车、船舶、航空、功耗、尽可能小的芯片面积和在同等条件下尽可能高的工作频率。但是当前的杓浦忻媪倭艘桓器的效率。研究调查表明嵌入式微处理器的速度在最近几年以每年%的速度增长,而存储器的存取速度增长则要相对缓慢得多,使得存储器和处理器之间的性能出现很大的差异,这也越来越成为的性能瓶颈【縪图为近年来处理器与存储器性能差距的增长趋势:近年来处理器与存储器性能差距的增长趋势对于如何减少这一差距,有很多解决方案,但是目前广泛采用的方案是在嵌入式系统中加入片上高早在年,英国曼彻斯特大学的等人就己提出了虚拟存储器的概念,经过世纪用虚拟存储系统。娑缘氖亲愎淮蟆⒆愎豢斓拇娲⑵鳌F淅砺垩爸房占湟话阕苁窃对洞笥谑导实奈锢碇鞔妗R虼宋任务,提出了虚拟存储技术,即以透明的方式向用户或峁┮桓霰仁导手鞔娲蟮枚嗟某绦虻刂房的。于是,地址转换后备缓冲器υ硕的作用就是把虚拟所需要的指令或数据。可见,歉咝阅芪⒋砥魃杓浦械墓丶考随着集成电路设计工艺水平的不断提高以及电子市场的强烈需求,高性能系统芯片军事装备、消费类产品等方面均是其应用领域。系统应用的特殊性要求该类型芯片必须具有尽可能低的很大的难题:嵌入式微处理器的高主频与片外存储器的低读取速度极不相配,很大程度上限制了微处理■——图速缓存痛娲⒐芾淼ピ狹且恢执邮舸娲⑵鳎第滦髀赺——
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