随着异构多核技术的发展,微处理器的性能得到了提升,处理器与外部存储器之间的带宽差异严重限制了处理器的性能发挥。本文针对一种用于高密度计算的异构多核So C系统,优化了存储设计方案。该方案通过复用一些网络中闲置的空闲存储资源作为二级共享缓存来增加访存带宽,降低对外部存储器访问频率;同时分布式高速共享二级缓存结构通过结合多路并行访问外部存储的层次化存储结构,缩短系统处理数据与外部存储器间的速度差异,提高数据的存取效率,优化系统的性能。本文的主要工作内容如下:1.针对异构多核系统的访存特点与数据存储需求,本文设计了一种能够复用本地的空闲存储资源用作二级缓存的层次化存储结构。该结构将网络系统中的闲置功能单元的存储资源进行统一编址,在逻辑功能上为共享存储结构,而在物理结构上为分布式存储结构,将统一编址管理的存储块用作二级缓存为其他运算节点存取数据。这种分布式缓存、集中式控制的结构节省了片上存储资源,减小面积,缓解存片内外存储速度不匹配的问题,提升了系统的访存性能。2.根据设计方案,本文对分布式共享缓存结构进行硬件设计,对缓存的整体硬件架构进行介绍,并根据功能的不同分出主要的功能模块,包括缓存控制模块、数据缓存模块、片上网络通讯模块和多路数据并行传输模块等;对功能模块进行介绍,包括工作原理、硬件的架构设计和工作的流程等;对功能模块的数据通道进行了介绍,包括两大类数据通道的设计实现和工作流程等。3.本文将分布式高速共享缓存结构集成到目标系统异构多核系统上,构建测试平台,加载不同类型的任务,定义性能指标,验证该结构功能并对资源消耗和性能进行评估。最终实验结果表明,该结构与无缓存结构相比在单一模式下任务平均性能提升了40.6%,流模式任务的平均性能提升了13.3%。综上,本文设计的分布式共享缓存结构能有效提升系统性能。