Design and Implementation of Asynchronous Memory for Pipelined Bus

파이프라인 방식의 버스를 위한 비 동기식 주 기억장치의 설계 및 구현

In recent days low cost, high performance microprocessors have led to construction of medium scale shared memory multiprocessor systems with shared bus. Such multiprocessor systems are heavily influenced by the structures of memory systems and memory systems become more important factor in design space as microprocessors are getting faster. Even though local cache memories are very common for such systems, the latency on access to the shared memory limits throughput and scalability. There have been many researches on the memory structure for multiprocessor systems. In this paper, an asynchronous memory architecture is proposed to utilize the bandwith of system bus effectively as well as to provide flexibility of implementation. The effect of the proposed architecture if shown by simulation. We choose, as our model of the shared bus is HiPi+Bus which is designed by ETRI to meet the requirements of the High-Speed Midrange Computer System. The simulation is done by using Verilog hardware decription language. With this simulation, it is explored that the proposed asynchronous memory architecture keeps the utilization of system bus low enough to provide better throughput and scalibility. The implementation trade-offs are also described in this paper. The asynchronous memory is implemented and tested under the prototype testing environment by using test program. This intensive test has validated the operation of the proposed architecture.

최근 고성능 마이크로 프로세서들의 가격 경쟁력에 힘입어 공유 버스 방식의 다중 처리기 시스템이 많이 등장하고 있다. 이들 다중 처리기 시스템들은 주기억장치의 구조에 따라 성능이 크게 달라질 수 있다. 주기억장치의 중요성은 마이크로 프로세서들이 고속화 되어감에 따라 더욱 커지고 있다. 개개의 마이크로 프로세서들을 위한 캐시 메모리가 대부분의 시스템에서 채용되고 있으나 여전히 공유되는 주기억장치의 접근 특성은 다중 처리기 시스템의 성능과 확장성을 제약하는 요소가 된다. 본 논문에서는 파이프라인 방식의 시스템 버스의 효율성을 최대한 유지하면서 주기억장치 구현의 유연성을 제공하는 비동기적 주기억장치의 구조를 제안하며 그 효과를 시뮬레이션을 통하여 보이고 있다. 시스템 버스로는 고속 중형 컴퓨터를 위하여 설계된 HiPi+Bus를 모델로 하고 있으며 Verilog를 이용하여 시뮬레이션 하였다. 이 시뮬레이션을 통하여 제안된 비동기적 주기억장치 구조가 시스템 버스의 사용률을 낮추어 줌으로써 시스템의 성능과 확장성을 향상시킴을 알 수 있었다. 또한 제안된 구조를 구현하기 위한 구현 방법상의 변수들을 평가 하였으며 구현된 주기억장치를 시험 프로그램을 이용한 시험 환경에서 시험하여 그 동작과 유용성을 확인하였다.