向量存储器的参数化设计与验证

[2]。IP核模块设计能使用户将精力集中于系统顶层与关键功能模块的设计上，致力于提高产品的整体性能和个性化特性，大大提高芯片设计商的设计能力,降低了日后开发新的嵌入式专用芯片系统的设计成本。，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，FT-Matrix体系结构及IP核设计需求YHFT-Matrix内核的整体结构如图1所示，该结构包括统一的取指、派发部件、标量单元、向量处理单元、向量存储器、矩阵寄存器文件及DMA。其中取指派发部件采用10发射VLIW技术，可以同时为标量、向量单元派发指令，标量单元执行标量指令，负责实现串行任务的处理以及对向量单元执行的控制；向量处理单元集成多个同构的计算单元，按SIMD方式完成向量指令操作，实现计算密集的并行任务的处理。向量访存单元为多宽度SIMD结构的向量运算提供高带宽的数据访存功能。矩阵寄存器文件通过对矩阵按列访问的支持，大大加速了应用中大量存在的矩阵类运算的执行。DMA实现VM和片外存储器的数据交换。图SEQ图\*ARABIC\s11FT-MatrixIP核体系结构其中向量存储器VM用以实现向量数据的读写访问。可同时支持四个向量访问请求：包括两个向量load/store操作、DMA和标量处理单元（SPU）对VM的读写访问操作，主要为向量处理部件（VPU）的向量处理单元（VPE）提供高带宽的数据访问。VM中的向量存储块个数与VPE的个数一一对应。即VPE0访问BANK0，VPE1访问BANK1，……，VPEN-1访问BANKN-1。每个BANK由8个单端口SRAM存储体构成，每个BANK按地址分成上下两部分，每部分地址按4体交叉组织结构编址，访存不冲突时最多可以同时支持4个访问请求：两个向量Load/Store访问、SPU和DMA访问。YHFT-MatrixDSPIP核化设计中，访存数据SIMD的宽度及其容量是可配置的。向量处理单元(VPU)中的VPE个数N最大为16，用户按需求还可设置N为8、4、2共四种配置；向量存储块(BANK)的个数N与VPE个数对应，具有完全相同的配置参数，即N=16、8、4、2。向量存储块的容量可设置为64KB或16KB两种配置。3向量存储器的配置参数3.1VM的总体结构VM主要为向量处理部件（VPU）的向量处理单元（VPE）提供高带宽的数据访问，实现两个向量load/store操作，还可同时支持DMA和标量处理单元（SPU）对的读写访问操作。VM的主要功能模块包括向量存储块（BANK0~BANKN-1）、访存同步控制器（MSC）、向量地址产生单元（VAGU），其组成接口框图如图2所示。图2VM组成接口框图向量地址产生单元(VAGU)接收指令派发部件派发的向量访存指令并进行向量访存指令译码、向量地址计算、向量地址对齐、数据请求重整理等操作，分别由指令译码和地址产生两个流水站实现其逻辑功能。向量存储块(BANK)包含容量可配置的存储体(SRAM)和访存流水线控制器(VMC)。访存控制器VMC与向量存储块一一对应，即VMC0控制BANK0的访存流水线，VMC1控制BANK1的访存流水线，……VMCN-1控制BANKN-1的访存流水线，实现每个BANK的访存冲突总裁、访存信号的选择、访存、访存输出对齐等访存流水线的控制。访存同步控制器(MSC)用来实现所有BANK之间的访存输入和输出同步。3.2向量存储器的参数提取，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，表1BANK容量为64KB时VM的配置VM容量KB带宽bitBANKSRAM存储体102416*32BANK0~BANK152048*32Bit5128*32BANK0~BANK72564*32BANK0~BANK31282*32BANK0~BANK1表2BANK容量为16KB时VM的配置VM容量KB带宽bitBANKSRAM存储体25616*32BANK0~BANK15512*32Bit1288*32BANK0~BANK7644*32BANK0~BANK3322*32BANK0~BANK1ACMthirdinternationalsymposiumonFPGAStandardHardwareDescriptionlanguageBasicontheVerilogHardwareDescriptionlanguageIEEE2001ConcepcionSanz,ManuelPrieto,AntonisPapanikolaou,FranckyCatthoorJoseIgnacioGomez.System-levelprocessvariabilitycompensationonmemoryorganizations.Onthescalabilityofmulti-modememories2010ZHAO,Junchao,CHENWeiliang.ParameterizedIPCoreDesign[C]2001孙海平.高明伦8位RISC微处理器核的参数化设计.微电子学与计算机.2002(1)蒋华.徐晨.袁红林.一种浮点乘法器的参数化设计.信息与电子工程.2006夏宇闻,现代电子设计工具与lP核的重用[J]．半导体技术.2001．(11)：17-21陈海燕.陈吉华.郭阳集成电路计算机辅助设计与验证实践[M]长沙：国防科学技术大学出版社.2010.97作者简介鑫大星，男，硕士研究生，研究方向为大规模集成电路设计和高性能D