title: Design in HDL of a DMA engine that complies with the AMBA 5 CHI communication protocol
title: Σχεδίαση σε γλώσσα περιγραφής υλικού (HDL) μιας μονάδας άμεσης πρόσβασης μνήμης (DMΑ) για διασύνδεση με συστήματα μέσω του πρωτοκόλλου επικοινωνίας AMBA 5 CHI
Creators: name: Κουρκουλος Αγγελος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: A Direct Memory Access (DMA) is a system that allows a device to transfer data directly to and from main memory, bypassing the central processing unit (CPU). This can be useful for transferring quickly large amounts of data, as it allows the CPU to perform other tasks while the DMA controller handles the data transfer. The aim of this thesis is to design, optimize and verify in HDL an IP Core (Intellectual Property Core) DMA engine that complies with AMBA 5 CHI(Coherent Hub Interface) protocol and efficiently transfers data to and from the CHI hub which can be used in HPC (High-Performance Computing) to improve the performance. This DMA controller is designed to be able to handle a scalable amount of memory transfers, generically schedule them based on the user’s demands and transfer the appropriate data at any address byte offset in memory. The proposed DMA is designed to work with systems that use AMBA 5 CHI architecture as it is a state-of-the-art technology designed by ARM that classifies different components in a system by node type and provides a means for communication between nodes. CHI is designed for High bandwidth, efficiency, scalability, and reliability, while it offers the capability for memory and cache coherency which are the basic reasons that CHI is widely used in HPC. By complying with this protocol, the presented IP Core can utilize the advantages that CHI provides as well as the features of the DMA architecture and be a useful tool to improve the performance of systems that would incorporate it.
description: Η Άμεση Πρόσβαση Μνήμης (DMA) είναι ένα σύστημα το οποίο επιτρέπει σε μια άλλη συσκευή να μεταφέρει δεδομένα σε και από την κεντρική μνήμη προσπερνώντας την κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU). Αυτό είναι χρήσιμο για τη μεταφορά μεγάλου όγκου δεδομένων γρήγορα αφού επιτρέπει στη CPU να εκτελεί άλλες διεργασίες κατά την διάρκεια που η DMA διαχειρίζεται την μεταφορά των δεδομένων.
Ο στόχος αυτής της διπλωματικής είναι η σχεδίαση σε HDL ενός IP Core DMA για διασύνδεση με συστήματα μέσω του πρωτοκόλλου AMBA 5 CHI(Coherent Hub Interface) η οποία θα μεταφέρει αποτελεσματικά δεδομένα μέσα στο κεντρικό σύστημα, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της απόδοσης κάποιου HPC. Αυτή η DMA είναι σχεδιασμένη, ώστε να μπορεί να διαχειριστεί ένα κλιμακούμενο αριθμό μεταφορών, να τις δρομολογεί με βάση τις απαιτήσεις του χρήστη και μεταφέρει τα απαραίτητα δεδομένα σε οποιαδήποτε διεύθυνση μνήμης. Η προτεινόμενη DMA είναι σχεδιασμένη να λειτουργεί με συστήματα που χρησιμοποιούν την AMBA 5 CHI αρχιτεκτονική αφού είναι τεχνολογία αιχμής σχεδιασμένη από την ARM, η οποία κατατάσσει διαφορετικά αντικείμενα μέσα σε ένα σύστημα με την μορφή κόμβων και παρέχει ένα μέσο επικοινωνίας μεταξύ τους. Το CHI είναι σχεδιασμένο να παρέχει υψηλό εύρος ζώνης, αποδοτικότητα, επεκτασιμότητα και αξιοπιστία, ενώ προσφέρει δυνατότητα για κύρια μνήμη και μνήμη cache coherency που είναι οι βασικοί λόγοι που χρησιμοποιείται ευρέως σε υπολογιστές υψηλής απόδοσης. Με τη συμβατότητα σε αυτό το πρωτόκολλο το παρουσιαζόμενο IP Core μπορεί να αξιοποιήσει τα πλεονεκτήματα που προσφέρει το CHI καθώς και τα χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής της DMA, ώστε να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για να βελτιώσει την απόδοση των συστημάτων που θα το ενσωματώσει.