文档介绍：浙江大学
博士学位论文
高性能嵌入式RISC微处理器核设计研究
姓名:姚英彪
申请学位级别:博士
专业:通信与信息系统
指导教师:姚庆栋;刘鹏
20060401
摘要芯片设计技术和深弧微米盏慕绞沟孟低臣稍谝豢樾酒惺迪殖晌?赡埽度胧系统设计进入片上系统芯片时代。本文作者参与了浙江大学信息与电子上程学系小组承担的国家斯婺<傻缏飞杓浦卮笙钅亢途哂芯手髦J恫ǖ拿教逑低承酒杓坪脱蟹⑸献鳌1疚闹饕L教諱双核之一的嵌入式处理器的设计研究,本文的主要内容和创新如下:砌处理器面向的应段Ч惴海煌挠τ玫奶氐悴灰谎源砥鞯墓乖煲G笠不一样。比如有些应用存在丰富的线程弗行性,采用多线程或者多核构造的处理器比较合适;有些应用本身就是一个不可拆分的单线程应用,采用高性能的多发射处理器更为适合。基于此本文提出通过两个简单处理器设计在微结构上双发射与双核融合的处理器。这也就是说,在指令构造上与一致,但在微结构上可以根据应用的特点配置成双发射超标最处理器,或者两个独立的处理器,这是一种砌处理器微结构构造创新。媒体应用是当今处理器设计的驱动源之一,它已经成为处理器必须考虑的鞲载。但是传统的基于构造的处理器在提出之初并不是针对这类应用设计和优化的,因而它在处理这类应用时效率不高,必须对其指令集进行面向媒体处理的扩展,以提升其媒体处理的性能。本文针对处理器第一代媒体扩展指令集甀存在数据处理效率高、数据供应效率低的缺点,新提出用于数据供应的媒体扩展指令集狪有效提升了的媒体处理效率。在进行微处理器的功能仿真验证时,一个关键问题就是如何高效高质量的开发各种各样的验证程序。高效是指能快速开发出各种不同验证目的的验证程序,高质量是指开发出的验证程序的针对性好,能快速覆盖处理器需要验证的功能。针对这个问题,本文提出基于指令构造的伪随机自动程序生成方法。它的核心包括两个部分:指令生成模型和程序模板。指令生成模型保证生成的指令合法有效,程序模板保证生成的指令序列针对性好。采用该方法后将验证程序的开发转换为碌哪0宄绦虻目7ⅲù的方便了仿真验证过程中的验证程序生成。在系统芯片设计中,如何快速优化嵌入式软件也是一个非常关键的问题。本文以实现基于砌的砑饴肫魑@哉飧鑫侍庹箍Q芯俊T诖嘶∩希芙岢銮入式软件优化的普遍原蚝头椒ǎ⑹导视τ玫組的解码软件优化中,取得不错的优化效果。然后根据新设计的砌处理器的微结构特点,提出将饴肴砑拆分成两个线程并行执行,在上取得男阅芗铀俦取关键词:媒体系统芯片砌处理器指令集微结构流水线叔核双发射功能验证指令扩展软件优化浙江大学憾十。学位论文≯》
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第一章绪论嵌入式微处理器的分类及特点图概括的表示了嵌入式处理器【的发展过程。长久以来,在嵌入式系统领域,近年来,微处理器芯片设计已成为一个热点研究问题。微处理器芯片受工艺技术的进步和应用需求的增长的驱动,在经过余年的发展后,其设计方法、体系结构已发生重人改变,特别是在嵌入式应用领域,它己形成了种类繁多、性能与功能各异的百花齐放局面。本章简要地综述了嵌入式微处理器的分类及特点,介绍了最新的微处理器的研发现状和发展趋势,讨论了媒体系统芯片的架构、设计与验证方法。在此基础上,提出了本文的研究问题和主要创新点。和【ḿ扑慊低程逑到峁狗治W烂婕扑恪⒎衿骱颓度胧接τ萌类。桌面计算强调计算、图形和交互性能,不注重程序大小和处理器的功耗。桌面系统处理器的典型代表是盗写砥鳎勒剂俗烂嫦低呈谐〉暮艽蠓荻睢7衿髦饕J侵数据库、文件服务和网络应用的多用户服务系统,它以商用事务处理和裎V鳎用性、可扩展性、高吞吐率是系统设计的关键。服务器系统处理器的典型代表如的盗写砥鳌S胨遣煌度胧接τ玫男阅芎统杀痉段止惴海蛹虻サ摹只支持固化应用程序的晃⒖刂破鳎骄哂星看蟮耐夹瓮枷窈土髅教宕砟芰Φ位微处理器或数字信号处理器。成本和低功耗是嵌入式系统设计的关键,其性能要求多体现为对实时任务的高效处理。嵌入式系统和桌面系统的最大区别是,前者具有静态结构,火多数应用软件存于终端用户不可见的只读存储器中,且终端用户不能访问处理器的可编程接口,不能对嵌入式处理器的行为进行修改或者重新编程。在嵌入式处理器领域,没有一种处理器可以独霸天下,可供选择的处理器枚不胜举,其中主要包括盗衏,系列琈系列,“】。表计算机系统分类及其主要特征机和位机一直占有垄断地位。由于这种坏那度胧酱砥鹘峁辜虻ィ猿32⒉浙江入学博士学位论文
处理器发展史处理器被称