《可重構多核處理器設計方法及其關鍵技術研究》是依託廈門大學，由郭東輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：可重構多核處理器設計方法及其關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭東輝
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
片上多核處理器(CMP)之間通訊要求其互聯結構具備高的吞吐率和低的延遲特性，同時鑒於CMP晶片將來在嵌入式系統及移動計算中的實際套用還要求其低功耗設計，因此還得考慮CMP片上互聯具備可重構特性，以支持片上網路及其計算資源具備動態開啟功能。就設計可重構CMP晶片所涉及到的技術基礎問題，本項目主要研究：1）建立支持網路拓撲自動構造的數學模型，設計滿足CMP片上網路拓撲可重構要求的路由交換結構和電路實現方案；2）設計適用於可重構互聯的 CMP多級快取動態分配方案及其共享記憶體的一致性管理機制，提高片上記憶體使用率；3）分析不同拓撲配置下CMP各處理器間通訊時延與電路時序延遲的統計特性，設計基於競態條件分析方法解決時序衝突與系統容錯的流水線結構電路，提高CMP套用系統的可靠性。最後，利用FPGA搭建一款集成64個Leon3處理器的可重構CMP套用驗證系統，為實際設計可重構CMP晶片奠定技術研究基礎。
結題摘要
隨著移動計算在套用終端的需求不斷增加, 片上多核處理器已成為近年來人們開發和套用的重要研究對象. 片上多核處理器設計的關鍵在於片上網路交換路由、快取共享和計算可重構方面的理論方法與晶片套用及套用系統可靠性技術等方面的研究。本課題研究內容主要以申請立項內容為基礎，具體涉及: 1、片上網路路由交換節點的電路設計及其多核系統可重構網路數學建模; 2、片上網路多核系統的記憶體一致性協定設計及其系統可靠性分析；3、分散式及可重構計算在雲存儲共享安全及基因晶片大數據分析方面的套用設計與算法模型研究。主要研究成果體現在：1、基於Sparc處理器及其AMBA匯流排接口設計了一種集成包交換與線路交換的混合交換片上網路路由電路，該路由電路可以實現大規模多核（或眾核）系統片上網路的可重構設定，並以高斯網路數學模型為基礎建立可重構片上網路的路由模型；2、設計實現片上系統處理器的動態快取電路結構，提升了片上系統計算有效性，並以混合交換片上網路為基礎實現記憶體一致性管理協定，根據系統運行競態條件建立可重構片上網路系統可靠性分析模型，證明了所設計的混合交換片上網路系統具備更好的系統可靠性；3、針對大計算量的雲存儲共享安全及基因晶片數據分析，基於分散式計算及並行計算原理，設計了以雙曲線對為加解密算法的並行計算實現電路及數據存儲安全共享協定，給出高維數據特徵提取與特徵分類的高效計算方法，分析獲得了可以描述基因調控網路可重構計算模型。其中，算法理論方面的研究成果基本以學術論文發表，已發表學術論文50多篇(多數被SCI/EI收錄)，特別是在本課題領域國際專業刊物如IEEE Trans. on Computer、IEEE Trans. on VLSI、J. of Parallel and Distributed Computing等刊物上發表數篇有影響的論文；同時，開發出幾種可復用設計的片上網路及多核系統與加解密套用的IP核和SoC晶片方案，相應的創新技術也已申請國家發明專利，並設計相應的軟體，還培養了6名博士生和25名碩士生。總之，本項目課題基本按計畫完成，所獲得成果可以為可重構片上網路系統設計與套用提供重要的理論基礎和技術參考。
