多端口共享存储器设计及其 FPGA 实现-计算机技术专业论文.docx

西安电子科技大学 学位论文创新性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 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 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技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做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名： 日期: 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于必威体育官网网址，在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 日期: 导师签名： 日期: 摘要 随着科学技术的发展，人类对高性能并行计算的需求越来越广，而并行处理 的瓶颈在于处理单元之间通信模块的设计。利用紧耦合结构，能够有效地解决制 约这一瓶颈的因素。在这种结构中，多端口共享存储器作为核心构成部分，其研 究和设计就具有重要的意义。 本文首先研究了传统的多端口存储器设计方法和实现方式，在这一基础上， 针对实际需求，提出一种多端口共享存储器设计新方法，其核心是将传统方法中 的分块和复制技术有机结合，同时该结构还加入了快速读出的缓存单元能够实现 快速读出上次写入的数据。 本文提出的多端口共享存储器是一种局部写入，全局读出的存储器结构。这 种结构非常适合多个处理单元进行数据交换和共享，并且实验表明，在一定范围 内随着存储器深度的增加，硬件电路使用的资源基本不变。另外，这种结构具有 模块化清晰，可扩展性强的特点，尤其适合在 FPGA 中使用块存储器实现。 关键词：并行处理 紧耦合结构 多端口共享存储器 FPGA 块存储器 ABSTRACT With the development of science and technology, the demand for high-performance parallel computing is becoming more and more widely. While the bottleneck of parallel processing lies in the design of communication module between the processing units. With the structure of tight-coupling, the factor which restricts the bottleneck can be solved effectively. In this structure, as the core component, the study and design of multi-port shared memory shows great significance. Firstly, based on the study of design method and implementation of traditional multi-port memory and actual demand, a new method of designing multi-port shared memory was introduced in this article, the key of which was a effectively combination of two traditional method—banking and replication. At the same time, a cache unit which can accelerate read out the data last written was added in the structure. The multi-port shared memory presented in this article is a kind of partial write in and overall read out structure. This structure is very suitable for the data exchanging and s