基于SystemC的異構(gòu)多核通信模塊設(shè)計

*/ void Controller();

　　//對于每一個write_shm_data 請求，將數(shù)據(jù)寫入指定的共享存儲區(qū)空間

　　void WriteShmDataHandler(struct InstBuffer *inst);

　　//對于每一個read_shm_data 請求，將數(shù)據(jù)寫入指定的共享存儲區(qū)空間

　　void ReadShmDataHandler(struct InstBuffer *inst);

　　……

　　SC_HAS_PROCESS(CMCCtrl);

　　// constructor

　　CMCCtrl (sc_module_name _name){……}

　　};

　　4 MP3 解碼程序的多核測試

　　為了更加充分進行驗證，并展示多核通信模塊在實際應(yīng)用中的價值，本文選擇了MP3 解碼程序進行基于多核系統(tǒng)的移植，并驗證仿真結(jié)果以及仿真效率。

　　MP3編碼的主要方法是在頻域上對音頻文件內(nèi)容進行編碼壓縮，而解碼過程是還原頻域 的內(nèi)容再變換成原始的時域音頻信號。按照ISO/IEC11172-3標(biāo)準(zhǔn)，MP3解碼算法分為同步與 校驗、Huffman解碼、比例因子解析、反量化、重排序、立體聲處理等十個部分。

　　在考慮應(yīng)用程序的多核移植時，可以是數(shù)據(jù)劃分也可以是任務(wù)劃分的。對于MP3代碼， 如果采用數(shù)據(jù)劃分式，則可以在不同的處理器內(nèi)核上解不同的數(shù)據(jù)幀。而如果采用任務(wù)劃分 方式，則可以將解碼的不同過程在多個內(nèi)核之間形成流水作業(yè)，采用共享存儲區(qū)進行不同流 水級之間的數(shù)據(jù)傳遞。顯然后者需要更多的核間通信，更適合于驗證其性能，因此，本文采 用了按照任務(wù)劃分的方式進行代碼的多核移植。

　　在測試中，我們采用ARM+PISA的雙核系統(tǒng)，因此需要將MP3解碼程序按照功能劃分為 兩部分，分別放在兩個內(nèi)核上運行，形成流水線。本文所采用的MP3解碼軟件在ARM開發(fā) 套件（ARM Design Suit）軟件仿真平臺上測試的結(jié)果表明：合成多項濾波器部分占用了大 約50％的計算量[4]。根據(jù)這個結(jié)論，本文粗略地對應(yīng)用程序在雙核之間進行任務(wù)劃分：其中 一個內(nèi)核運行計算量最大的合成濾波，另外一個內(nèi)核實現(xiàn)Huffman解碼、比例因子解析、反 量化等步驟。兩個內(nèi)核通過系統(tǒng)提供的通信控制模塊進行通信并保持同步。

　　表2是這一測試的統(tǒng)計結(jié)果。統(tǒng)計數(shù)據(jù)提供了兩方面的信息：

　　1）MP3解碼程序的雙核加速比，由統(tǒng)計結(jié)果中的“運行周期數(shù)”反映；

　　2）多核仿真器在進行MP3解碼仿真時的仿真效率，由“仿真時間”和“仿真速度”兩 項統(tǒng)計結(jié)果反映。

　　5 總結(jié)

　　無論考慮單位計算性能的能耗因素，還是對于提高處理器性能，多核體系結(jié)構(gòu)尤其是異 構(gòu)多核體系結(jié)構(gòu)都是當(dāng)前的熱點研究方向。本文主要論述了面向異構(gòu)多核處理器的片上通信 設(shè)計。對于處理器的內(nèi)核間通信，采用了共享內(nèi)存技術(shù)。

　　本模型充分體現(xiàn)了SystemC的語言優(yōu)勢，對進一步了解和探討異構(gòu)多核處理器結(jié)構(gòu)、核 間通信、異構(gòu)多核低功耗設(shè)計等方面打下一定基礎(chǔ)。

　　本文作者創(chuàng)新點: 提出了一種基于SystemC的異構(gòu)多核通信架構(gòu)模型，并通過添加控制 模塊解決異構(gòu)多核間通信通用性問題。