中央處理模塊的內(nèi)核
發(fā)布時間:2012/4/11 20:07:14 訪問次數(shù):886
為了最大程度地實現(xiàn)節(jié)點性能,實現(xiàn)分布MMBT3906LT1G式并行處理,中央處理模塊內(nèi)核一般采用Harvard結(jié)構(gòu),具有獨立的數(shù)據(jù)總線和程序總線。程序存儲器的指令通過一級流水線運行。中央處理模塊在執(zhí)行一條指令的同時讀取下一條指令,即預取。這樣,便實現(xiàn)了指令的單時鐘周期運行。內(nèi)核中的程序存儲器一般采用可在線編程的Flash。而內(nèi)核中的通用工作寄存器可以在一個時鐘周期內(nèi)訪問,從而實現(xiàn)單時鐘周期的ALU操作,提高了節(jié)點的運行效率。圖10-3所示為典型的無線傳感器網(wǎng)絡中央處理模塊的內(nèi)核結(jié)構(gòu)。
一般來說,元線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)部的Flash存儲空間都不大,以CrossBow公司的Mica2節(jié)點為例,其Flash大小為128kB。由于無線傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)(如TinyOS、MantisOS等)和協(xié)議棧等所需要的存儲空間都比較小,并且目前大多數(shù)類型的節(jié)點仍然以傳感信息量較小的環(huán)境數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)為主,因此這樣的存儲空間是可以滿足基本應用要求的。在Mica2節(jié)點中,由于所有的指令都是16位或32位,所以Flash組織成64kB×16的形式?紤]到軟件安全性,Mica2的Flash程序存儲器分為兩個區(qū):引導程序區(qū)和應用程序區(qū),程序計數(shù)器PC為16位,因此可以尋址64kB的程序存儲器。其程序存儲區(qū)的映像結(jié)構(gòu)如圖10-4所示。一般來說,無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的Flash存儲器可以擦寫10 000次以上。
Mica2同樣支持外部擴展存儲器。在普通模式下,前4 352個數(shù)據(jù)地址包含寄存器、I/O存儲器、擴展的I/O存儲器及內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。起始的32個地址為寄存器文件,然后是64個I/O存儲器,接著是160個擴展的I/O存儲器,最后是4 096B的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。64kB的外部數(shù)據(jù)SRAM可以緊跟在內(nèi)部SRAM之后。帶有外部擴展SRAM的數(shù)據(jù)存儲區(qū)映像如圖10-5所示。
為了最大程度地實現(xiàn)節(jié)點性能,實現(xiàn)分布MMBT3906LT1G式并行處理,中央處理模塊內(nèi)核一般采用Harvard結(jié)構(gòu),具有獨立的數(shù)據(jù)總線和程序總線。程序存儲器的指令通過一級流水線運行。中央處理模塊在執(zhí)行一條指令的同時讀取下一條指令,即預取。這樣,便實現(xiàn)了指令的單時鐘周期運行。內(nèi)核中的程序存儲器一般采用可在線編程的Flash。而內(nèi)核中的通用工作寄存器可以在一個時鐘周期內(nèi)訪問,從而實現(xiàn)單時鐘周期的ALU操作,提高了節(jié)點的運行效率。圖10-3所示為典型的無線傳感器網(wǎng)絡中央處理模塊的內(nèi)核結(jié)構(gòu)。
一般來說,元線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)部的Flash存儲空間都不大,以CrossBow公司的Mica2節(jié)點為例,其Flash大小為128kB。由于無線傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)(如TinyOS、MantisOS等)和協(xié)議棧等所需要的存儲空間都比較小,并且目前大多數(shù)類型的節(jié)點仍然以傳感信息量較小的環(huán)境數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)為主,因此這樣的存儲空間是可以滿足基本應用要求的。在Mica2節(jié)點中,由于所有的指令都是16位或32位,所以Flash組織成64kB×16的形式?紤]到軟件安全性,Mica2的Flash程序存儲器分為兩個區(qū):引導程序區(qū)和應用程序區(qū),程序計數(shù)器PC為16位,因此可以尋址64kB的程序存儲器。其程序存儲區(qū)的映像結(jié)構(gòu)如圖10-4所示。一般來說,無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的Flash存儲器可以擦寫10 000次以上。
Mica2同樣支持外部擴展存儲器。在普通模式下,前4 352個數(shù)據(jù)地址包含寄存器、I/O存儲器、擴展的I/O存儲器及內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。起始的32個地址為寄存器文件,然后是64個I/O存儲器,接著是160個擴展的I/O存儲器,最后是4 096B的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。64kB的外部數(shù)據(jù)SRAM可以緊跟在內(nèi)部SRAM之后。帶有外部擴展SRAM的數(shù)據(jù)存儲區(qū)映像如圖10-5所示。
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