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X流处理器微控制器的研究与实现

付桂涛  
【摘要】: 随着计算机在各个领域的广泛应用,流应用逐步成为微处理器的主要负载之一。针对流应用所具有的不同于传统程序的特点,许多新兴的流体系结构正成为微处理器研究的热点。本课题所属的项目--X处理器的研制,实现的就是一款新型流处理器。 本课题主要研究X流处理器的微控制器技术及其实现,微控制器是X流处理器的核级控制器,它接受流控制器传来的参数,加载微代码并存储在微码存储器中,控制微程序在Cluster上面执行。 本文首先介绍了X流处理器的系统结构,简单描述了各个功能模块。然后介绍了微控制器的流水线,根据指令类型不同,把流水线分为三类。在流水线的Fetch站完成取指,受到SRAM延迟的限制,让SRAM工作在系统频率的一半。为了消除SRAM工作在半频带来的性能损失,SRAM的每行存放两条指令,这样一次就能从SRAM阵列中读取两条指令。其中一条直接传给指令译码器,第二条保存在寄存器中,在下一时钟周期就可直接进行译码而无需访问SRAM阵列。 另外,X流处理器中的微代码存储空间十分有限,对此本文提出了一种适合X流处理器的软件流水实现机制,通过显性隐藏填充排空代码来减轻存储空间的压力,并完成了其硬件设计。 最后本文在X流处理器的通用测试平台上对软件流水进行了测试验证,证明了其正确性与有效性。本文的微控制器已应用于X处理器,并取得了很好的效果。


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