處理器功能實現(xiàn)低功耗的設計目標
發(fā)布時間:2020/10/31 23:41:17 訪問次數:1591
集成電路產業(yè)是國家戰(zhàn)略性產業(yè),是推動信息產業(yè)發(fā)展的源泉和動力,而我國集成電路產業(yè)發(fā)展嚴重滯后。在各行各業(yè)需求量與日俱增的處理器領域,ARM處理器在嵌入式領域占主導地,Intel x86架構處理器在桌面和服務器領域占據著壟斷地位。
一款開源指令集架構,具有免費開放、短小精悍、性能優(yōu)越三大特征,可以被任何學術機構或商業(yè)組織自由使用,能夠滿足從微控制器到超級計算機等各種應用的需求。RISC-V的出現(xiàn)可能改變由ARM和Intel x86主導處理器架構的競爭格局。
分析了RISC-V指令系統(tǒng)的基礎上,使用Verilog語言分別設計了RISC-V處理器的取值單元、譯碼單元和執(zhí)行單元,最終實現(xiàn)了一款基于RISC-V指令集的32位三級流水處理器,并使用RV32I整數運算指令集對處理器進行了仿真驗證,達到預定目標。
標準包裝:50類別:連接器,互連器件家庭:端子 - PC 引腳插座,插座連接器系列:-包裝:帶焊尾類型:無尾端接:焊接長度 - 總:0.193"(4.90mm)可接受的引腳直徑:0.016" ~ 0.020"(0.41mm ~ 0.51mm)安裝孔直徑:0.039" ~ 0.043"(0.99mm ~ 1.09mm)引腳孔直徑:0.043"(1.09mm)法蘭直徑:0.057"(1.45mm)焊尾直徑:-插座深度:0.175"(4.45mm)觸頭材料:銅鈹觸頭鍍層:金觸頭鍍層厚度:3.9μin(0.10μm)特性:-工作溫度:-55°C ~ 100°C板厚度:-插入力:2.00Nm ~ 6.00Nm
流水線是處理器設計最重要的環(huán)節(jié)之一,嚴重影響著處理器的運算速度和運算模塊的張度。早期的經典流水線是五級流水,分別為取指、譯碼、執(zhí)行、訪存和寫回,流水線的長短不僅僅影響吞吐率而且影響面積開銷,F(xiàn)代的高性能處理器相比最早期的處理器往往具有更深級別的流水線。
流水線的級數越多,流水線被切得越細,每一級流水線內容納的硬件邏輯越小,進而吞吐率性能更佳,這是流水線深度加深的正面意義。但由于級數加深,會消耗更多的寄存器,帶來更多的面積開銷,同時對于分支預測失敗只能采取沖刷流水線的方法解決,浪費了處理器性能。流水線的深度要根據不同的應用場景選擇,采用三級流水線結構,以在兼顧處理器功能的前提下實現(xiàn)低功耗的設計目標。
(素材來源:chinaaet和ttic.如涉版權請聯(lián)系刪除。特別感謝)
集成電路產業(yè)是國家戰(zhàn)略性產業(yè),是推動信息產業(yè)發(fā)展的源泉和動力,而我國集成電路產業(yè)發(fā)展嚴重滯后。在各行各業(yè)需求量與日俱增的處理器領域,ARM處理器在嵌入式領域占主導地,Intel x86架構處理器在桌面和服務器領域占據著壟斷地位。
一款開源指令集架構,具有免費開放、短小精悍、性能優(yōu)越三大特征,可以被任何學術機構或商業(yè)組織自由使用,能夠滿足從微控制器到超級計算機等各種應用的需求。RISC-V的出現(xiàn)可能改變由ARM和Intel x86主導處理器架構的競爭格局。
分析了RISC-V指令系統(tǒng)的基礎上,使用Verilog語言分別設計了RISC-V處理器的取值單元、譯碼單元和執(zhí)行單元,最終實現(xiàn)了一款基于RISC-V指令集的32位三級流水處理器,并使用RV32I整數運算指令集對處理器進行了仿真驗證,達到預定目標。
標準包裝:50類別:連接器,互連器件家庭:端子 - PC 引腳插座,插座連接器系列:-包裝:帶焊尾類型:無尾端接:焊接長度 - 總:0.193"(4.90mm)可接受的引腳直徑:0.016" ~ 0.020"(0.41mm ~ 0.51mm)安裝孔直徑:0.039" ~ 0.043"(0.99mm ~ 1.09mm)引腳孔直徑:0.043"(1.09mm)法蘭直徑:0.057"(1.45mm)焊尾直徑:-插座深度:0.175"(4.45mm)觸頭材料:銅鈹觸頭鍍層:金觸頭鍍層厚度:3.9μin(0.10μm)特性:-工作溫度:-55°C ~ 100°C板厚度:-插入力:2.00Nm ~ 6.00Nm
流水線是處理器設計最重要的環(huán)節(jié)之一,嚴重影響著處理器的運算速度和運算模塊的張度。早期的經典流水線是五級流水,分別為取指、譯碼、執(zhí)行、訪存和寫回,流水線的長短不僅僅影響吞吐率而且影響面積開銷,F(xiàn)代的高性能處理器相比最早期的處理器往往具有更深級別的流水線。
流水線的級數越多,流水線被切得越細,每一級流水線內容納的硬件邏輯越小,進而吞吐率性能更佳,這是流水線深度加深的正面意義。但由于級數加深,會消耗更多的寄存器,帶來更多的面積開銷,同時對于分支預測失敗只能采取沖刷流水線的方法解決,浪費了處理器性能。流水線的深度要根據不同的應用場景選擇,采用三級流水線結構,以在兼顧處理器功能的前提下實現(xiàn)低功耗的設計目標。
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