检索结果-南通市图书馆

作者：刘学国防科学技术大学

学位级别：硕士

流水线技术的应用从本质上提高了微处理器的性能，成为了现代微处理器的基本特征，但指令流分支行为的不确定性影响了流水线性能的充分发挥，分支预测技术的出现在很大程度上解决了这一问题，良好的分支预测技术能有效的提高微处理器的... 详细信息

流水线技术的应用从本质上提高了微处理器的性能，成为了现代微处理器的基本特征，但指令流分支行为的不确定性影响了流水线性能的充分发挥，分支预测技术的出现在很大程度上解决了这一问题，良好的分支预测技术能有效的提高微处理器的取指效率，是微处理器性能提升的基本保证。因而，自上个世纪九十年代以来，分支预测技术一跃成为了微处理器领域研究的热点及难点。相对静态分支预测技术，动态分支预测技术能有效适应程序的动态行为，对指令流的预测更加灵活准确。在目前实用化的分支预测技术中，使用分支目标缓冲器BTB来对指令分支行为进行预测是一种常用的方法。BTB通过对分支历史信息的记录，有效的预测后续指令流中分支的行为及其目标地址，较之其它常规分支预测技术更为有效，并利于VLSI实现。在对X微处理器结构进行深入分析的基础上，并结合多种经典的分支预测技术，本文提出了四体、四路组相联的BTB结构。文中具体研究并实现了分支信息在BTB中的分配与替换、BTB的查找与更新、应用BTB进行分支预测以及双RSB的结构。对BTB的模块级和系统级两个层次验证结果表明，该设计可以用于X微处理器对分支指令的预测，样片生产后经实测表明X微处理器的分支预测部件工作正确。此外，为了适应未来更高性能超长流水线微处理器的需求，进一步提高分支预测的精度，本文还对容量为4K项的BTB结构进行了设计。SPEC95测试结果表明：本文所设计的256项和4K项BTB的命中失效率分别为12.7％和7.3％，且两种容量BTB都能够达到90％以上的预测准确率。比较发现，增大BTB容量到一定的程度能有效地减小BTB命中失效率，减小流水线的分支损失，从而进一步提升X微处理器的性能。

关键词：分支预测分支目标缓冲器分支历史两级自适应分支预测前瞻预测返回栈

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嵌入式DSP中DMA的设计与实现

嵌入式DSP中DMA的设计与实现

作者：王同峰国防科学技术大学

学位级别：硕士

在嵌入式数字处理器(DSP)中,片内外设是其必不可少的功能部分,而直接存储器访问(DMA)是片内外设的重要部件。它极大提高了DSP在处理数据时的速度和效率,因此研究和设计高性能的DMA对于研制高性能DSP处理器具有重要的意义。 X-DSP是自行... 详细信息

在嵌入式数字处理器(DSP)中,片内外设是其必不可少的功能部分,而直接存储器访问(DMA)是片内外设的重要部件。它极大提高了DSP在处理数据时的速度和效率,因此研究和设计高性能的DMA对于研制高性能DSP处理器具有重要的意义。 X-DSP是自行研制的一款16位定点低功耗DSP,本论文针对X-DSP的DMA展开研究,采用全定制的设计方法,设计并实现了一款高性能的DMA,并进行了系统级的模拟和验证,结果正确。投片验证表明,该DMA部件能在100MHz的主频下正常稳定地运行,满足了X-DSP总体设计要求。本课题研究的主要内容和成果包括以下几个方面: 1.根据X-DSP的设计要求,对DMA的原理和体系结构进行了深入的分析和研究,提出了一种6通道高性能DMA的方案,能同时跟踪6个传输现场。 2.采用模块化设计方法,完成了DMA的逻辑设计,并对其中关键电路进行重点的分析。 3.采用全定制的设计方法,对布局规划和全局版图的设计都进行了详细的介绍,并对版图进行了分析和验证。结果满足设计的要求,达到了较小的延时和面积。 4.采用层次化验证方法,先进行模块级的功能验证,然后进行全芯片系统级的模拟和验证。结果表明,该DMA完全满足X-DSP的设计要求。 X-DSP已经成功投片,完全满足了设计的指标要求,也验证了作为其中一部分的DMA的正确性。

关键词： DMA 全定制功能验证系统级验证多通道

基于YHFT-DSP的履带式机器人自主行驶的研究

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基于YHFT-DSP的履带式机器人自主行驶的研究

作者：徐虔国防科学技术大学

学位级别：硕士

移动机器人安全避障，道路信息识别与导航是移动机器人研究的热点，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。包含图像信息的多传感器为移动机器人安全避障和道路识别导航提供了丰富的信息，在此基础上可以研究更为有效和稳健的算法。本课... 详细信息

移动机器人安全避障，道路信息识别与导航是移动机器人研究的热点，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。包含图像信息的多传感器为移动机器人安全避障和道路识别导航提供了丰富的信息，在此基础上可以研究更为有效和稳健的算法。本课题进行了三个方面的研究：第一，以AS-RF履带式移动机器作为对象，采用经典模糊控制方法实现多超声传感器避障;第二，利用AS-RF上配备的CCD摄像机，对走廊道路环境下移动机器人道路信息的识别、检测与导航进行研究;第三，在国防科学技术大学自主研制的高性能浮点数字信号处理器YHFT-DSP平台上，进行移动机器人多超声传感器避障和走廊道路的识别与导航的工程实现与验证。具体来说，首先对移动机器人的发展和国内外研究现状进行了介绍，分析了当今移动机器人主流的研究技术及难点。随着传感器类型的增加和道路图像信息复杂性的提高，移动机器人开发要求多传感器控制，道路图像识别与处理具有实时性、准确性、稳定性和有效性等特点。采用嵌入式系统可以满足移动机器人开发的要求，采用DSP芯片作为处理器，能够保证实时性，同时有效减少功耗，提高抗恶劣环境能力。其次，本文对课题使用的AS-RF机器人平台的运动控制、传感器分布及功能、视频采集流程等进行了介绍。针对传感器采集信息不完备性的缺点，将模糊理论应用到多超声传感器避障的控制中，定义避障控制输入与输出的模糊集合和模糊规则，并进行了实验验证。再次，本文选择走廊道路环境对AS-RF移动机器人的道路信息识别、检测与处理进行研究。通过采集道路图像、对道路图像进行强化和边缘提取，采用约束感兴趣区域的道路直线检测方法获取道路边界直线，结合走廊道路的特点设计一种通过角度约束的方法指导AS-RF机器人防偏移行驶，并且通过实验对算法和检测结果进行验证。最后，本文详细介绍了基于YHFT-DSP的开发板和视频采集处理板，并以YHFT-DSP开发板为平台研究AS-RF移动机器人安全避障，以YHFT-DSP视频采集处理板为平台研究AS-RF移动机器人道路识别与处理，对理论结果进行了实验验证。

关键词： YHFT-DSP 移动机器人视频采集处理板多超声传感器避障道路识别与检测

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FT-C55LP程序流单元的设计与实现

FT-C55LP程序流单元的设计与实现

作者：黄俊武国防科学技术大学

学位级别：硕士

数字信号处理器具有高效率、低功耗和低成本的特点,已成为通信、消费类电子产品的核心部件。FT-C55LP是一款自主正向设计的高性能、低功耗16位定点可编程数字信号处理器芯片。本文在深入研究FT-C55LP体系结构的基础上,详细讨论了FT-C55L... 详细信息

数字信号处理器具有高效率、低功耗和低成本的特点,已成为通信、消费类电子产品的核心部件。FT-C55LP是一款自主正向设计的高性能、低功耗16位定点可编程数字信号处理器芯片。本文在深入研究FT-C55LP体系结构的基础上,详细讨论了FT-C55LP中程序流单元的性能要求和限定条件下的设计及其正确性验证。本文设计的FT-C55LP程序流单元主要由数据交换控制模块、程序控制模块和流水线控制模块三部分组成。程序流单元的主要功能是完成程序地址产生,程序执行路径和状态控制,程序中跳转、条件、循环等控制类指令的执行处理,中断响应与处理,流水线的控制和冲突保护等。本文针对FT-C55LP的指令集特点和性能、功耗需求,在程序流单元中设计了专门的条件计算逻辑和循环控制逻辑,有效地提高了FT-C55LP中条件指令和循环指令的执行效率。另外,程序流单元中FT-C55LP中断系统的设计与实现也有效提高FT-C55LP执行数字信号处理算法的效率和拓展了其应用领域。 FT-C55LP内部采用了12级的深度流水线,并具有自动的流水线冲突硬件保护机制。因此,流水线控制的设计与实现成为能否实现FT-C55LP性能和功耗要求的关键因素之一。在程序流单元的设计与实现的过程中,本文针对FT-C55LP的流水线特别是其中的硬件自动保护机制进行了深入的研究与分析。在流水线的硬件自动保护机制的设计中,分析比较了现有的几种通用流水线保护机制的优缺点,针对FT-C55LP的流水线特点和性能、功耗需求提出了一种有效的基于资源分段访问的流水线保护机制并建立了统一的分析模型。模型表明,这种流水线保护机制有效提高了FT-C55LP的性能,降低了其硬件复杂度。本文最后对所设计的程序流单元进行了模块级的功能验证。在底层模块的验证过程中,本文采用了EDA软件自动进行的代码覆盖率统计的验证策略;在顶层模块的验证过程中,本文采用了EDA软件自动进行代码覆盖率统计和进行用户自定义功能点的功能覆盖率统计相结合的验证策略。验证结果表明程序流单元的设计完全符合FT-C55LP的设计要求,功能完全正确。

关键词：数字信号处理器程序流单元流水线保护机制功能验证代码覆盖率功能覆盖率

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锁相环测试方法与测试板开发

锁相环测试方法与测试板开发

作者：陈海林国防科学技术大学

学位级别：硕士

锁相环(PLL)作为时钟芯片广泛应用于无线通信、消费电子等现代IC产品中,其功能包括相位同步和时钟倍频等。衡量PLL性能优劣的关键指标之一为抖动(在频域表现为相位噪声)特性,在PLL芯片测试中,如何精确衡量PLL的时钟抖动特性已成为日渐... 详细信息

锁相环(PLL)作为时钟芯片广泛应用于无线通信、消费电子等现代IC产品中,其功能包括相位同步和时钟倍频等。衡量PLL性能优劣的关键指标之一为抖动(在频域表现为相位噪声)特性,在PLL芯片测试中,如何精确衡量PLL的时钟抖动特性已成为日渐重要的课题。针对PLL的抖动评估,在设计阶段的电路模拟远远不够,只有对流片后的成品芯片进行功能验证和可靠性测试,才能最终断言设计是否正确。本文将详细阐述PLL芯片的测试原理与抖动因素探究,具体工作如下:(1)阐述PLL的工作原理、噪声分析及电路级抖动模拟。(2)搭建PLL测试平台,分析抖动参数的物理意义,应用示波器、相噪仪、测试板、数据分析软件等设备对实体芯片进行各项指标测量,以验证PLL的性能。(3)重点分析引起PLL抖动的主要因素,阐述抖动的分类机制、抖动分解测试原理、探头效应等。通过对照实验、多次重复实验、控制变量法等测试方法,深入透彻地分析抖动来源及形成机理,并给出了降低外部抖动的测试方案,减小测试引入的误差。(4)为了获得高精度、高稳定度的测试板,以便更加准确地测试PLL的抖动指标,本文还对PLL测试板进行了优化设计,从电路设计、PCB设计及元器件选型等方面,详细叙述了测试板开发的流程。最后应用新设计的测试板进行重复实验,测试结果表明新测试板2.0在稳定度方面大幅提升,外部噪声明显减小,能更加准确地衡量PLL的抖动指标。本文从PLL芯片测试背景、测试系统固化、测试标准统一、测试方法规范等角度,全面论述了PLL芯片测试的系统方法,对时钟抖动的研究有极其重要的意义。

关键词： PLL测试抖动因素抖动分解测试探头原理测试板设计

基于深度学习的车型识别算法与DSP平台实现

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基于深度学习的车型识别算法与DSP平台实现

作者：郭晓伟国防科学技术大学

学位级别：硕士

在军事侦察领域,对地面上各种轮式车辆、履带式车辆等进行准确无误的侦察和识别,便于准确评估其威胁度,实时感知战场局势,掌握战争的主动权。但由于军事车辆数据库的特殊性,本文以民用车辆数据库作为训练集,设计实现一个通用性强、识别... 详细信息

在军事侦察领域,对地面上各种轮式车辆、履带式车辆等进行准确无误的侦察和识别,便于准确评估其威胁度,实时感知战场局势,掌握战争的主动权。但由于军事车辆数据库的特殊性,本文以民用车辆数据库作为训练集,设计实现一个通用性强、识别率高、分类结果更精细并且功耗更低的实时车型识别系统,可以应用到任何嵌入式设备中。本文嵌入式车型识别系统的设计工作主要分为以下四个方面来进行:(1)在PC平台上,利用深度学习算法设计了一个识别率高、分类结果更精细、通用性更强的车型识别模型,将常见的小型乘用车分为皮卡车、面包车、SUV、MPV、三厢轿车、两厢轿车六类。(2)通过将车型识别模型成功应用到TMS320C6678 DSP芯片上,构建了嵌入式车型识别系统。(3)结合DSP体系结构特点,对单核上的嵌入式车型识别系统进行了一系列优化,最终系统对于单张图片的识别时间仅为0.36s。(4)利用多核处理器的优势,采取多线程并行的方式来对嵌入式车型识别系统进行了性能优化,最终系统的识别时间为0.15s。经过性能对比分析验证,构建好的嵌入式车型识别系统具有低功耗、实时识别等优点。

关键词：车型识别深度学习 TMS320C6678优化实时识别

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USB音频系统的设计

USB音频系统的设计

作者：吴茶花国防科学技术大学

学位级别：硕士

USB通用串行总线(Universal Serial BUS)接口规范是Intel等7家计算机与通讯厂商于1995年联合提出的。USB接口具有安装方便、高带宽、易于扩展、支持热插拔等优点,已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。相对于目前广泛使用的电脑音频终端... 详细信息

USB通用串行总线(Universal Serial BUS)接口规范是Intel等7家计算机与通讯厂商于1995年联合提出的。USB接口具有安装方便、高带宽、易于扩展、支持热插拔等优点,已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。相对于目前广泛使用的电脑音频终端,音箱和耳机等设备,USB音频设备具有连接简洁、自带电源等优势。但调查发现,目前市场上很少有USB音频设备问世,即使有也仅仅是将USB接口作为电源使用。本文设计的USB音频系统则是利用USB总线作为电源和音频数据传输介质的USB音频设备。本文首先从整体角度分析USB音频系统,包括MCU软核、USB设备控制器和D类功放的功能简介及其相互关系。接下来是本文重点——USB控制器的设计与实现,包括USB协议简介和USB控制器的具体实现,并对USB控制器进行了功能验证。然后阐述D类功放的设计与实现。硬件搭建好后,着手固件的开发,最后给出了USB音频系统的系统级验证的结果及评价。整个课题主要完成工作及取得的成果如下: 第一、本课题基于USB控制器,设计了一个USB音频系统芯片。该芯片可以直接与PC机的USB接口连接,不需要驱动程序,方便的实现音频文件的播放。设计过程采用正向设计方法,主要流程包括系统功能结构划分、模块功能定义、I/O端口定义、功能RTL描述以及模拟模块的定制设计。第二、针对USB音频系统开发了应用固件,主要完成与USB主机的通讯,外部端口对系统的操作、以及系统的配置。第三、在目前的集成电路设计中,验证将近占了70%的设计周期。本课题根据设计要求,搭建了模块的验证平台,进行了FPGA仿真验证,结果符合设计要求。第四、对全芯片进行了版图设计,进行了带寄生参数的后仿真,取得了满意的性能指标。

关键词： USB2.0 音频系统 USB控制器硬件固件

YHFT-Matrix编译器SIMD指令自动向量化技术的研究与实现

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YHFT-Matrix编译器SIMD指令自动向量化技术的研究与实现

作者：淡孝强国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着无线通信和视频图像处理应用的快速发展，需要采用更高性能的DSP处理满足这些应用的计算需求。YHFT-Matrix是具有自主知识产权并支持SIMD（single instructionmultiple data）的高性能DSP，具有创新的体系结构和指令集。SIMD操作能... 详细信息

随着无线通信和视频图像处理应用的快速发展，需要采用更高性能的DSP处理满足这些应用的计算需求。YHFT-Matrix是具有自主知识产权并支持SIMD（single instructionmultiple data）的高性能DSP，具有创新的体系结构和指令集。SIMD操作能够提升多媒体、数字信号处理等应用的性能，具有较高的能耗比。YHFT-Matrix中设计了约150条SIMD指令，现有编译器的SIMD指令自动向量化方法并不能满足YHFT-Matrix体系结构和指令集特点，需要在YHFT-Matrix编译器中支持这些SIMD指令并实现自动向量化。论文针对YHFT-Matrix的SIMD自动向量化编译方法展开研究，选择GCC作为开发平台，研究面向YHFT-Matrix的SIMD指令自动向量化方法并进行了实现。论文首先对当前SIMD指令自动向量化研究现状进行分析，重点分析了GCC内部结构以及向量化器工作流程。总结已有SIMD自动向量化方法和现有向量化器对YHFT Matrix体系结构和指令集特点存在的不足，提出了YHFT-Matrix SIMD指令自动向量化编译所面临的挑战。论文的主要工作和贡献包括三个方面： YHFT-Matrix SIMD指令的自动向量化映射：建立了YHFT-Matrix向量后端，研究了SIMD指令自动向量化映射方法，采用标准名映射、标准名与扩展结合映射、扩展与内建函数结合映射等方式，实现了YHFT-Matrix指令集中几类SIMD指令的自动向量化映射。 SIMD指令的自动向量化优化。主要的优化工作包括：针对YHFT-Matrix指令集中的饱和算术操作，本文提出了一种数据类型扩展方法，简化了饱和算术的中间语言表示，便于向量化器的处理;针对YHFT-Matrix指令集中的特殊乘法操作，本文设计了一种新的算术操作数据类型转换规则，去除了多余的语句，便于向量化器的处理;针对由库函数方式实现的特殊操作，本文提出了一种编译器操作扩展的方法，使得YHFT-Matrix编译器能够将这类操作直接映射成特殊SIMD指令;针对现有向量化器能力不足，本文提出了一种编译指导控制向量化器的方法，程序员通过编译指导可以控制向量化器的行为。以GCC-4.3.2为基础实现了上述工作并进行了实验，实验结果表明YHFT-MatrixSIMD指令映射正确，所做的优化工作能有效提高YHFT-Matrix SIMD指令的自动向量化程度，能够提高现有向量化器的自动向量化能力。实验结果表明本文设计实现的YHFT-Matrix SIMD指令自动向量化方法符合YHFT-Matrix体系结构和指令集特点，正确有效。

关键词： SIMD扩展 YHFT-Matrix GCC 自动向量化

高带宽低延时的DDR2内存控制器的研究与实现

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高带宽低延时的DDR2内存控制器的研究与实现

作者：邓丽国防科学技术大学

学位级别：硕士

内存访问的速度已成为影响计算机系统整体性能的重要因素,内存控制器决定了计算机系统的主存访问性能。本文研究了满足X-2处理器高带宽低延时要求的DDR2内存控制器。DDR2 SDRAM的数据双沿传输机制对X-2处理器性能的发挥和提高至关重要,... 详细信息

内存访问的速度已成为影响计算机系统整体性能的重要因素,内存控制器决定了计算机系统的主存访问性能。本文研究了满足X-2处理器高带宽低延时要求的DDR2内存控制器。DDR2 SDRAM的数据双沿传输机制对X-2处理器性能的发挥和提高至关重要,通过设计内存控制器为处理器提供高带宽低延时的存储访问是本文的研究内容。本文选取X-2处理器的存储结构作为研究对象,深入分析了当前国际上存储控制器的技术发展趋势和DDR2内存控制器的详细技术规范,设计并实现了DDR2内存控制器。内存控制器接收X-2处理器的初始化指令,配置DDR2 SDRAM的访问控制参数,发给内存初始化命令序列;然后接收处理器的读写指令,根据要访问的存储体状态,顺序产生DDR2内存能够识别的命令序列;最后把这些命令直接传送给DDR2内存,同时根据相应命令的时序要求等待一定时间后发出其他命令,如果是读写命令还要进行数据的传输和数据选通信号的时序控制。 X-2处理器DDR2内存控制器的设计主要包括功能组织、逻辑设计及模拟验证。本文详细论述了DDR2内存控制器各功能单元的具体设计。在参考国际主流DDR2内存控制器实现方式的基础上,按传输层和物理层方式独立设计实现了适合于X-2处理器访问方式的DDR2内存控制器:传输层负责将处理器的指令变为DDR2内存可以识别的一系列命令,物理层完成命令的发送和时序的控制。 X-2处理器的DDR2内存控制器的设计采用Verilog语言描述,并在ModelSim SE 5.7d和ncerilog上对完成的设计进行了模块级和系统级的测试,保证了设计的正确性,初步设计完成以后,针对现有内存控制器体系结构的特点和不足,提出了一些改进方案。X-2处理器投片生产后,对样片的初步测试表明,所设计实现的DDR2内存控制器功能正确,性能指标达到预先设定的目标。

关键词： DDR2 SDRAM DDR2内存控制器传输层物理层数据获取模拟测试

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X型DSP程序寻址部件的设计与实现

X型DSP程序寻址部件的设计与实现

作者：刘燚国防科学技术大学

学位级别：硕士

本课题参与研制的X型DSP是一款高性能、低功耗的16位定点数字信号处理器芯片。它采用改进的哈佛结构(一条程序存储器总线、3条数据存储器总线和4条地址总线),CPU内核整合了算术逻辑运算单元ALU、乘累加单元MAC、比较＼选择＼存储单元CSS... 详细信息

本课题参与研制的X型DSP是一款高性能、低功耗的16位定点数字信号处理器芯片。它采用改进的哈佛结构(一条程序存储器总线、3条数据存储器总线和4条地址总线),CPU内核整合了算术逻辑运算单元ALU、乘累加单元MAC、比较＼选择＼存储单元CSSU、指数编码器EXP等功能部件,片上集成大量的存储器和丰富的外设,采用高度专业化的指令集,这都使得X型DSP特别适合于嵌入式应用。本课题采用0.18μmCMOS工艺,采用全定制的方法,设计并实现了X型DSP的程序寻址部件,并对其进行了全面的系统级验证和分析。本课题研究的主要内容和成果包括以下几个方面： 1、本文在深入研究了X型DSP指令集和体系结构的基础上,并根据X型DSP处理器的总体设计要求,确定了程序寻址部件的总体结构。 2、采用自顶向下、逐级细化的方法对程序寻址部件进行模块划分,并采用全定制的方法对各模块进行了设计。其中对关键模块还进行了电路级优化和性能分析,并对各种程序寻址操作的实现原理也做了详细分析。 3、在模块级验证全部通过的基础上,对X型DSP的程序寻址部件进行了全芯片系统级的功能验证,验证结果表明该部件的设计完全满足X型DSP的设计要求。 X型DSP处理器已经投片成功,完全满足了设计要求,也证明了作为其重要控制部件——程序寻址部件的正确性。

关键词：程序寻址程序计数器指令译码器分支操作中断操作