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基于TTA的ASIP专用指令自动扩展

李克洲  
【摘要】: 计算性能和灵活性是嵌入式系统设计中两个关键却相互冲突的指标。近年来,以移动设备为代表的嵌入式应用对于高计算性能,小尺寸及低功耗的微处理器的需求不断增大,而同一设备集成的不同应用间计算特性通常差别甚大。因为通用处理器往往不能满足这些应用的要求,所以一般常采用设计专用集成电路来解决这些问题,但是专用集成电路设计难度高和缺乏灵活性的痼疾使其难以适应多种应用的不同特点。专用指令集处理器(ASIP)能同时很好的达到这两个方面的指标。 现有ASIP的研究中往往基于某种结构灵活可变的体系结构模板,本文采用传输触发结构(TTA)作为ASIP研究的体系结构模板。主要对ASIP的重要方面专用指令自动扩展进行研究。面向应用扩展指令集是ASIP设计的重要环节,专用指令设计难度大、迭代性强,需要自动化程度高的工具支持这一工作的自动实现。 现有的研究在选择指令模板时没有全面考虑硬件代价对指令选择时的影响,并且将指令模板固定在树型或是链型等单输出指令模板上。本文设计并实现了基于TTA的专用指令自动扩展系统,该系统的特点体现如下几个方面:①根据应用特征自动寻找最常出现的操作模板,采用优化算法使搜索时间大为减少;②支持不规则形状及多输出指令模板;③可以自动完成TTA软件工具链的重定向。 对密码和通信领域多个基准测试程序测试的实验结果显示了该方法的有效性。


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