[發(fā)明專利]一種可擴展的多核片上共享存儲器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011374312.0
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112416851B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳海燕;劉勝;萬志誠;陳俊杰;劉仲;魯建壯;陳小文;李明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G06F15/173
• 分類號: G06F15/173;G06F15/78;G06M1/272
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

本發(fā)明公開了一種可擴展的多核片上共享存儲器，包括多套AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口、OSM內(nèi)部仲裁器、OSM存儲體及訪存流水線控制器，所述AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口用來與片上數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相連，用來接收來自片上數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的讀寫請求；每套所述AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口內(nèi)部包含獨立的讀寫通道；所述AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口的讀寫請求均可訪問所述OSM存儲體內(nèi)的任何地址位置，讀寫請求根據(jù)地址判斷進(jìn)入哪個OSM內(nèi)部仲裁器，經(jīng)優(yōu)先級排隊后，由訪存流水線控制器控制訪問OSM存儲體內(nèi)部的Bank體。本發(fā)明具有可配置性強、訪問靈活性強、可擴展性好、可提升性能等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到微處理器體系結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特指一種可擴展的多核片上共享存儲器。

背景技術(shù)

隨著摩爾定律的不斷發(fā)展，單片集成度越來越高，提高微處理器性能朝著單片多核體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。多核處理器通常使用多級Cache存儲系統(tǒng)來緩解對片外存訪存帶寬的壓力，但隨著多核處理器中核數(shù)的增長，共享Cache存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致性硬件代價成倍增長，面臨著功耗和可擴展性問題。

為此，其中一個有效解決方案是在各核私有Cache層次外不再使用共享Cache，而使用對程序員可見的片上共享存儲器。這種片上共享存儲器不產(chǎn)生一致性事物，硬件開銷低，具有更好的功耗效能，已成為面向特定應(yīng)用的專用加速器或具有實時性處理要求的嵌入式處理器的首選存儲結(jié)構(gòu)。

而隨著多核處理器片上集成的處理器核數(shù)的不斷增長，處理器核、共享存儲器和其他共享資源通過片上網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互連；處理器核等主機設(shè)備通過片上網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對共享存儲器等共享資源的訪存。現(xiàn)有典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，多核處理器每個單核內(nèi)含有兩級私有Cache(L1?cache\L2?cache)，多核間通過片上網(wǎng)絡(luò)訪問片上共享存儲器(On-chip?SharedMemory，OSM)，實現(xiàn)各主機之間的數(shù)據(jù)交互。多核片上系統(tǒng)包含多個CORE內(nèi)核單元1，每個CORE內(nèi)核單元又包含運算單元11、一級數(shù)據(jù)緩沖11、一級指令緩沖12、二級緩沖13，之后CORE內(nèi)核單元1通過片上數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)2、片上配置網(wǎng)絡(luò)3與片上共享存儲器4相連，從而實現(xiàn)了CORE內(nèi)核單元間的數(shù)據(jù)交互以及對片上共享存儲空間的訪問。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可配置性強、訪問靈活性強、可擴展性好、可提升性能的可擴展的多核片上共享存儲器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可擴展的多核片上共享存儲器，包括多套AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口、OSM內(nèi)部仲裁器、OSM存儲體及訪存流水線控制器，所述AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口用來與片上數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相連，用來接收來自片上數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的讀寫請求；每套所述AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口內(nèi)部包含獨立的讀寫通道；所述AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口的讀寫請求均可訪問所述OSM存儲體內(nèi)的任何地址位置，讀寫請求根據(jù)地址判斷進(jìn)入哪個OSM內(nèi)部仲裁器，經(jīng)優(yōu)先級排隊后，由訪存流水線控制器控制訪問OSM存儲體內(nèi)部的Bank體。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述OSM內(nèi)部仲裁器包括競爭計數(shù)器、2選1選擇器及多路仲裁器，所述競爭計數(shù)器用來完成計數(shù)，進(jìn)而完成優(yōu)先級的調(diào)整，再經(jīng)2選1選擇器后進(jìn)入多路仲裁器進(jìn)行仲裁。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：在同等優(yōu)先級情況下，根據(jù)所述AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口的編號進(jìn)行輪轉(zhuǎn)仲裁；若優(yōu)先級不一致，則優(yōu)先級高的先被服務(wù)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述OSM存儲體內(nèi)部專門為每套AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口設(shè)置了一一對應(yīng)的配置寄存器，通過片上配置網(wǎng)絡(luò)接收至配置寄存器的配置請求。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述競爭計數(shù)器在啟動計數(shù)后，在達(dá)到所述配置寄存器對應(yīng)的閾值還未響應(yīng)，則所述AXI標(biāo)準(zhǔn)訪存端口的讀寫請求優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)整；優(yōu)先級向上加一，在所述2選1選擇器的選擇后，進(jìn)入多路仲裁器進(jìn)行仲裁。