随着处理器技术的发展,处理器的性能不断提升,然而存储器性能提升的速度远远落后于处理器的性能提升,导致了“存储墙”问题的出现,存储器的速度成为制约处理器发展的瓶颈。本文针对目标异构多核系统,设计了一种功能增强型共享缓存结构,其使用片内SRAM作为缓存介质,能够作为系统二级共享缓存或运算簇本地私有缓存使用,支持多路并行访存,有效提高了系统的访存带宽,使多核系统的性能得到了提升。论文的主要工作如下:1.对目标异构多核系统的访存特点与数据组织形式进行分析,设计了一种能够将部分Cache资源在二级共享缓存与本地私有缓存间切换的功能增强型共享缓存结构。对缓存结构进行设计与优化,设计了缓存、系统与主存三者间的数据交互策略,并制订了其在不同模式间的切换策略。2.根据设计方案,对该共享缓存结构进行硬件设计。对其进行了详细的模块划分,并介绍了各模块的结构、所执行的功能以及工作原理。主要包括任务管理相关模块设计、高速缓存区相关模块设计、执行模式切换的可重构设计、数据通道设计以及数据通道仲裁器设计。3.将所设计的功能增强型共享缓存结构集成在目标异构多核系统中,加载不同类型的任务,测试功能增强型共享缓存结构对系统性能的影响。实验结果表明,相对于原存储簇,没有运算时间的矩阵转置任务平均性能提升了0.8%。对于存在运算时间的任务,不涉及模式切换的任务平均性能提升了35.6%;需要进行模式切换的任务平均性能提升了8.6%;对于多种任务交替执行的综合任务,平均性能提升了16.5%。综上,本文所设计的功能增强型共享缓存结构能够有效提升系统性能,实现了预期的设计目标。