64位微处理器的现状与发展

本文介绍了目前世界上主要的64位微处理器的历史、现状及未来的发展方向,并介绍了各制造商的技术水平和产品的主要性能.     

ARMv4指令集嵌入式微处理器设计

针对当前采用ARMv4指令集的嵌入式微处理器使用冯·诺依曼结构,数据和指令共用一条总线导致数据吞吐量降低的问题,设计了一款新架构微处理器。首先,采用哈佛结构独立的数据总线和指令总线,数据带宽提升一倍;其次,采用单周期32位乘法器,其计算速度是目前嵌入式乘法器计算速度的2倍;此外,利用资源共享,一个乘加器完成6种不同乘法和乘加指令,一个逻辑左移寄存器完成逻辑左移、逻辑右移、算术右移、循环右移4种功能。整个工程在Altera EP4CE30 FPGA芯片上进行物理验证。实验结果表明,通过改进,设计的嵌入式微处理器性能有所提升。     

高性能微处理器设计技术

最近几年，微处理器设计技术迅速发展，高性能微处理器已经成为当代各类计算机系统的主要支柱。本文首先简要回顾微处理器的发展过程，然后着重介绍微处理器的设计技术，接着概述微处理器的应用，最后介绍国内情况并提出几点看法。     

高速8位微处理器设计

针对当前MCS51指令集的微处理器指令执行效率低问题,设计一款高速微处理器。其特点是:首先,采用快速乘除器和基4快速除法器,其计算速度是传统乘法器和除法器计算速度的48倍;其次,采用32位指令总线,能一次从ROM读取4个字节,覆盖所有指令长度,减少取指周期数;此外,使用五级流水线,能在单周期完成大多数指令;在Altera EP3C16 FPGA芯片上进行物理验证,根据Dhrystone 2.1性能测试,在相同的时钟频率下其综合性能是传统MCS51微处理器的12倍。实验结果表明,通过上面3种改进方法,微处理器指令执行效率得到极大提高。     

高性能RISC微处理器硬件仿真器设计

在微处理器设计中,为了系统级软硬件协同仿真,在后端设计前必须采用硬件仿真器对设计进行系统验证．为此,采用FPGA设计32位RISC流水线结构微处理器的硬件仿真器．此设计主要包括以下特点：采用内存管理单元(MMU)可以实现虚拟地址管理;包括片上Cache,其中包括指令Cache(I-Cache)和数据Cache(D-Cache);采用标准SYSAD接口设计;包括片上乘除处理单元(MDU);实现精确异常处理．设计采用XILINX公司的xc2v2000实现,其工作频率为30MHz．     

64位运算的先锋——惠普Pavilion a536cl

长久以来．在国内市场上品牌机的CPU总是被“Intel Inside”的标志所垄断，如果你想选择AMD的处理器．对不起．只有自己DIY一台。但是随着去年底惠普公司和AMD开始进行台作，推出了一系列使用AMD CPU的惠普品牌机，以其较低的价格和靓丽的外观被AMD的FANS所追捧。如今．惠普在国内     

VLIW处理器可重组乘法器单元设计

在VLIW多媒体芯片的设计过程中,针对传统乘法器与加法器的不足,提出了一种新的分叉华莱氏树结构的乘法器模型,采用可重用的模块化设计思想,通过重用一位全加器阵列对乘法器进行扩展,处理器可以在一个乘法器单元内部同时支持多个32/16/8位的乘法运算,同时使乘法单元的速度和面积均得以优化。仿真测试表明,新的乘法器结构可有效减少FFT、滤波等信号处理以及多媒体处理中常用算法的执行周期,提高了实际运行速度,进一步增强了VLIW处理器在多媒体与信号处理运算上的能力。     

一种高速定点FFT处理器的设计与实现

提出了一种高速定点FFT处理器的设计方法,此方法在CORDIC算法的基础上,通过优化操作数地址映射方法和旋转因子生成方法,每周期完成一个基4蝶形运算,具有最大的并行性。同时按照本文提出的因子生成方法,每个周期可生成3个旋转因子,且硬件实现简单,无须额外的ROM资源。整个系统采用Xilinx公司的XCV2P30仿真,系统频率达到了130MHz,对于1k点16位的复数FFT需要9．8μs,16k点需要221μs,优于目前绝大多数已有的FFT处理器。     

网络处理器验证技术研究

网络处理器是面向网络应用领域的专用指令处理器,是面向数据分组处理的、具有特定电路的软件可编程器件.它将基于精简指令集处理器的低成本、高灵活性与专用网络处理芯片的高性能很好地结合在一起,可适应网络新协议和新应用.该文通过对网络处理器体系结构的分析,在设计过程中应用目前主流的验证技术,根据网络处理器的特点,在各阶段采取不同的验证策略,从而缩短验证周期.     

基于符号补偿的RISC-V处理器乘法器优化

针对高性能RISC-V处理器乘法运算延迟过长的问题,改进了基本乘法器中的基4-Booth编码以及Wallace树型结构,提出了基于符号补偿的基4-Booth编码以及交替使用3-2压缩器和4-2压缩器的Wallace树型结构。基于符号补偿的基4-Booth编码减少了部分积的数量,降低了符号位进位翻转带来的功耗。改进的Wallace树型结构减少了部分积累加所花费的时钟周期,缩短了乘法器的关键路径,降低了乘法指令的执行延迟。利用VCS仿真验证了改进的乘法器功能正确性,通过板级测试评估了其性能。结果表明,本文的乘法器功能正确,相较于PicoRV32,执行整型乘法指令所花费的时钟周期缩短了88.2%。Dhrystone分数提高了71.7%,功耗降低了4.9%。     

面向新一代众核处理器的高性能SNC的设计与验证

先进可扩展接口(AXI)是ARM公司推出的应用于高频系统的通道型总线,广泛应用于各种高性能SoC设计中.当前,通用处理器的主流是多核处理器,而多核处理器的主流是通用DSP内核+应用专用核心的异构融合结构.应用专用核心分为两种结构:同构多核和异构多核.在同构多核结构中,随着核数的增加,逐渐采用超节点结构,即在处理器中...     

基于网络处理器上入侵检测的设计与实现

IXP2400是Intel公司推出的新一代网络处理器,入侵检检则是近年来迅速发展的一种网络安全技术。本文介绍了在IXP2400网络处理器上实现入侵检测的两种方法及其优缺点,并对这两种方法进行了性能分析。     

数字信号处理器(DSP)结构设计及发展趋势

高速信息化的时代需要更高性能的数字信号处理器(DSP),以满足网络通信和3G移动通信等方面的要求。该文分析了早期DSP处理器的结构特点和当今最先进的体系结构,结合应用背景着重探讨了不同DSP体系结构和它们各自的优势和劣势,在研究了数字信号处理新应用领域的特点后,根据今后的半导体制造工艺和微处理器体系结构设计的发展,指出了DSP处理器在微结构设计方面的发展趋势。     

一种多核动态可重配置处理器设计

动态可重配置技术因其所具有的高性能，低功耗和高度灵活性等特点，已经成为研究的热点。本文从动态可重配置处理器技术的基本概念，产生背景，实现方案分类等方面进行了介绍。提出了一种多核动态可重配置处理器设计方案。并简述了该技术目前存在的问题，展望了未来的研究方向。     

DSP处理器上的高效串匹配实现

字符串匹配是生物识别、入侵检测的基础,也是大数据互联网时代的研究热点.随着现代信息技术的发展,日常工作生活中移动及手持小型化设备的使用越发普遍.这些设备的应用场景中包含大量有关串匹配的需求,如人脸识别、实时数据查询等.串匹配算法的实时和准确性决定了使用场景的范围,因此在DSP处理器等移动小型化设备的嵌入式处理器上实现高效串匹配算法的问题变得十分迫切.该文针对DSP处理器因缺乏逻辑判断与跳转指令,难以支持高效串匹配运算的问题,提出了一种基于DSP平台特点的改进串匹配算法.该算法采用位并行的思路,在DSP处理器上实现了串匹配算法的并行化.同时通过前序启动、基于VLIW的数学运算替代逻辑判断、Q-grams等优化手段,提高该算法对于DSP平台的适应性与执行效率,最终实现了一种基于HXDSP的高效串匹配算法VBNDM2.实验结果表明,本算法针对DSP平台,有效地提高了串匹配的效率,实现了算法的高效并行化.     

PC机与单片机通讯软件设计

本文论述了ＰＣ机与ＭＣＳ－５１单片机串行通信的实现方法，并介绍了Ｔｕｒｂｏ－Ｃ语言设计的中断方式通信程序。