可重构计算技术已应用于众多高性能计算领域,如多媒体处理、无线通信、气象模拟、分子计算等,已成为未来高性能计算架构的重要发展方向[1]。然而当可重构计算应用于媒体处理、无线通讯等高并行度、高性能要求的应用时,计算过程中包含了大量的数据读写,数据访存延时已成为计算性能提升的瓶颈。因此降低数据访存延时,提高系统性能的优化设计尤为重要。本文设计了一款外存访问接口模块,能够有效降低数据访存延时,提高系统性能。本文针对通信应用大量数据计算而引起的数据访存延时较大的问题,依次展开了以下工作:一、分析了无线通信接收端信号处理过程,分析其中核心算法的数据访存特征,提取了三种数据访存规律;二、根据数据访存特征设计了高速访存协议,支持四种数据传输模式,能够有效降低数据传输延时;三、根据算法运行结果对数据缓存模块进行优化设计,确保系统整体性能;四、根据三种数据访问特性设计了基于数据关联的动态触发的多模式预取机制,并且从触发机制、预取模式、信息存储等方面进行了优化设计,有效降低了数据缓存缺失率,通过动态配置高速访存协议的传输模式,有效提高了系统性能。本文完成了预取模块、数据缓存以及高速访存协议的寄存器传输级功能验证和外存访问接口的可重构系统功能验证,并且在芯片板上完成了外存访问接口的性能验证。实验结果表明,在数据缓存采用8路组相连、数据块为64Byte、总容量为128KByte的情况下,本文设计预取机制对系统性能提升为8.11%。在相同的可重构系统环境中,相对于传统设计,本文设计的外存访问接口平均性能提升为15.36%。