【技术实现步骤摘要】
基于片上网络的异构多核处理系统
本专利技术属于微电子
,更进一步涉及一种异构多核处理器,可用于为不同的大规模并行科学计算案例提供灵活、高性能的处理器平台。
技术介绍
当前科学研究的主要手段包括:高性能计算、传统理论推演以及实验研究。其中,高性能计算已广泛应用于众多领域,如图形视觉、信号处理以及科学计算领域等。随着科技的进步,高性能科学计算对大规模并行计算提出了迫切需求。同时,随着集成电路制造工艺的不断进步,片上多核处理器作为摩尔定律的一种新的延续形式,已经成为处理器性能持续增长的必然途径。目前,多核片上系统MPSoC集成的核芯数目越来越多,核间通信机制成为了决定多核系统性能的重要因素。对于一种多核处理平台的通信结构的设计主要面临以下两个问题:(1)对于百千级别的超大规模多核处理器平台如何实现核与核间高效的互连,同时降低因为通信结构而引入的额外开销;(2)如何提升多核片上系统的并行计算能力,以更加有效利用多核计算资源,使得用户能够最终享受到硬件资源增加带来的性能体验。共享总线核间互联结构是传统多核处理器常见的核间互连技术之一,各个处理器核和系统外设通过共享总线互连,处理器核和外设可以通过总线进行数据通信。但基于共享总线的多核处理器具有以下缺点:1)共享总线结构只能提供点对点的数据通信,并不支持多条数据分组并行传输,使得在大规模数据分组传输情况下通信效率低下;2)共享总线结构中,随着多核处理器核心数目的不断增大,总线的负载也越来越大,导致总线的工作频率降低,使得共享总线结构的总线数据带宽变窄;3)共享总线结构中,由于总线的负载增加,导致总线的能量消耗急速 ...
【技术保护点】
一种基于片上网络的异构多核处理系统,其特征在于:包括一个n×m的片上网络(1)、x个处理子系统(2)和y个存储子系统(3),每个网络节点通过网络接口与一个处理子系统或者存储子系统相连,其中,n≥1,m≥1,x,y根据科学计算案例规模的大小设置,其中x≥1,y≥1;所述片上网络(1),支持不同拓扑结构的网络接口协议标准;每个处理子系统(2),由通用处理单元(21)或专用硬件加速单元(22)构成;该通用处理单元(21),用于对无特殊要求的科学计算案例的进行计算;该专用硬件加速单元(22),用于对指定功能的科学计算案例进行计算;每个存储子系统(3),由片内存储单元(31)或片外存储单元(32)构成;该片内存储单元(31),用于存储在处理子系统计算中需要及时读写的数据;该片外存储单元(32)用于存储在处理子系统计算中不需要及时读写的数据。
【技术特征摘要】
1.一种基于片上网络的异构多核处理系统,其特征在于:包括一个n×m的片上网络(1)、x个处理子系统(2)和y个存储子系统(3),每个网络节点通过网络接口与一个处理子系统或者存储子系统相连,其中,n≥1,m≥1,x,y根据科学计算案例规模的大小设置,其中x≥1,y≥1;所述片上网络(1),支持不同拓扑结构的网络接口协议标准;每个处理子系统(2),由通用处理单元(21)或专用硬件加速单元(22)构成;该通用处理单元(21),用于对无特殊要求的科学计算案例的进行计算;该专用硬件加速单元(22),用于对指定功能的科学计算案例进行计算;所述通用处理器(211)包括:封装抽象模块,用于通过配置寄存器的值来控制相应的硬件接口收发数据分组,完成各个IP核间的通信;该模块通过对片上网络的硬件接口的抽象,定义了硬件的功能寄存器;其中片上网络的硬件接口包括:路由器接口、数据分组链路接口、片上网络接口;硬件驱动模块,用于提供点对点通信功能的最小子函数集,通过读写封装抽象模块定义的寄存器,完成通信链路的建立和管理、片上网络的各IP核的点对点发送和接收,并为函数应用模块提供统一的可扩展函数接口,为封装抽象模块制定物理实现细节;函数应用模块,用于通过调用硬件驱动模块中具有通信功能的函数,完成各个IP核进行通信时常用功能模块的例化;系统应用模块,用于完成案例顶层算法的实现以及案例中并行任务的步骤划分,通过调用函数应用模块中的子函数完成对应案例中任务的多核处理器之间的协同运算;每个存储子系统(3),由片内存储单元(31)或片外存储单元(32)构成;该片内存储单元(31),用于存储在处理子系统计算中需要及时读写的数据;该片外存储单元(32)用于存储在处理子系统计算中不需要及时读写的数据。2.根据权利要求1所述的基于片上网络的异构多核处理系统,其特征在于:所述n×m的片上网络,设有N个网络接口,N=n×m,其中,n表示片上网络行的节点数,m表示片上网络列的节点数。3.根据权利要求1所述的基于片上网络的异构多核处理系统,其特征在于:所述x个处理子系统和y个存储子系统,其个数为x+y=N,1≤x<N,1≤y<N;其中,x表示处理子系统的个数,y表示存储子系统的个数,N表示网络接口的个数。4.根据权利要求1所述的基于片上网络的异构多核处理系统,其特征在于:所述通用处理单元(21),包括通用处理器(211)、数据存储器(21...
【专利技术属性】
技术研发人员:史江一,舒浩,余文哲,马佩军,王禛,吴冰冰,李钊,刘沛委,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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