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一种并行存储器系统的FPGA实现

时间:06-05 来源:互联网 点击:

,并不存在一个环状闭合的数据通路,所以不会有冲突死锁的情况出现。

SBSN可以支持高位交叉和低位交叉这两种对存储系统的访问方式:对20位地址总线来说,如果采取低位交叉寻址方式,那么系统目标模块的编码由地址总线的 A2,A1给出,A0和BHE信号用来对低8位和高8位寻址;如果采取高位交叉寻址方式,那么系统目标模块的编码由地址总线的高四位决定,具体采用哪两位,则取决于内存的编址。低位交叉主要用于对共享内存的并行访问,高位交叉则主要用于一CPU对另一CPU的局部内存(双口)进行访问。

采用硬件描述语言(HDL)的输入方法进行SBSN的设计,虽然有可能会牺牲一些FPGA资源,但方便了在不同厂家的FPGA上进行逻辑综合和实现的过程。因为宇航级的FPGA在XILINX和ACTEL都有生产,但两者实现的机理不同:XILINX的FPGA是SRAM型的,因此使用时还必须配备相应的SROM以实现对FPGA片子的加电下载,但它可以进行多次刷新和修改,便于在设计阶段进行调试;ACTEL的宇航级FPGA采用的熔断丝技术,只能一次编程下传,实际应用时不需任何辅助器件,但缺点是设计的每一次修改都必须换用新的FPGA片子。对于原理样机阶段而言,主要着眼于功能和时序的实现,因此本文采用XILINX公司的商业级FPGA(XCS20-4PQ208C)进行设计与调试。XCS20-4PQ208C属于SPARTAN系列,是 XILINX公司新近推出的产品。与4000系列相比,SPARTAN中去掉了许多不常用的资源,在价格上可以便宜很多,对于SBSN来讲,最重要的是满足其多达140个用户的I/O,因此采用XCS20-4PQ208C是融合了性能、容量和价格的一个综合选择。

对于其它将来可能在星上采用的高性能CPU,例如80386,由于其32位地址总线和32位数据总线是分开的,做在同一块FPGA内部将会面临I/O数不足的问题。因此必须将地址总线、数据总线、控制总线分在两块相互耦合的片子上实现,但其实现原理与SBSN是完全相同的。

SBSN是我们在提高星上计算机处理能力方面一个有益的尝试。如果能以一个相对简单、便宜而又高可靠性的系统,达到3~4倍的加速比因子,那么,对小卫星事业来说,将是一件很有意义的事情。

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