龙芯2E北桥的设计和性能优化*

介绍了龙芯2号增强型处理器（以下简称龙芯2E）配套北桥的总体架构、模块互连以及各个模块的设计和优化工作。测试结果表明,优化使龙芯2E系统的FTP上传带宽提升了36.6%,系统的整体性能达到了In-tel Pentium4 1.4 GHz的水平并足以胜任各种格式流媒体的解码和播放。     

MIPS系统中北桥的FPGA设计

介绍了一个用 FPGA开发的用于 MIPS系统的北桥设计 ,主要包括北桥的结构框架、设计思想和技术特点等内容 ,并结合同类型的国外产品进行了性能上的比较和测试 ,得出的结论是此设计的大部分指标均达到或超过同类产品     

一种高性能北桥芯片的设计及性能分析

计算机系统整体性能的提高不仅仅依赖于处理器计算能力的提升也需要高性能芯片组的有力支持.芯片组承担着CPU和外围设备通信的重任,而且目前大多数系统中采用把内存控制器集成在北桥中的方法,这更加突出了北桥在访存性能以至于在整个系统中的关键作用.以高性能为目标,龙芯2C处理器配套北桥芯片NB2005的设计和优化采用了很多新的方法和技术,其中包括根据程序行为进行动态Page管理的内存控制电路,一种与内存控制电路状态相结合的预取策略和具备高吞吐量低延迟的PCI通道设计等.性能测试和分析表明,搭配NB2005的龙芯2C系统访存带宽要比搭配Marvell GT64240北桥的系统提高40%以上,运行SPEC CPU2000浮点和定点程序的性能分别提高了12.2%和2.5%,磁盘I/O的性能也提高了30%.     

基于龙芯处理器网络计算机的设计与实现

设计并实现了一个网络计算机系统方案.该方案采用国产高性能龙芯2E处理器和自主设计的北桥,对于主板上的电源设计、北桥设计、信号完整性等关键问题给出了相应的解决方法.针对信号完整性问题提出了先期约束后期仿真的布线机制,提高了高速信号系统板级设计的可靠性.理论分析和实验结果表明,该方案是一个通用可靠的龙芯2E板级系统方案.     

龙芯2E嵌入式处理器模块设计

介绍了一款嵌入式处理器模块的设计,该模块采用龙芯2号增强型处理器,并针对嵌入式应用特点自行设计了北桥。模块体积为100 mm×66 mm,板载FLASH和DDR内存,可独立引导系统内核工作,利用串口作为系统终端。实际使用可作为嵌入式系统子卡使用,板载了32位PCI总线接口和32位LOCAL BUS接口,用户可根据实际需求来进行系统功能扩展和二次开发。介绍了该模块设计中的关键技术以及系统扩展方法。     

龙芯2E多处理器芯片组的设计与实现

提出了一种面向高性能计算机的多处理器芯片组的设计,其主要特点是支持多处理器通过芯片组和交换芯片两级互连,全局地址空间和多处理器同步支持。给出了芯片组的组成结构、设计原则和关键技术,设计并实现了基于龙芯2E处理器的多处理器芯片组。目前,已采用FPGA平台对该芯片组进行验证和测试,以该芯片组为核心的四处理器原型系统完成B IOS引导和操作系统运行,经过实测处理器的访问请求通过芯片组延迟小于0.5μs,芯片组内处理器通信带宽达到500 Mbps。     

基于龙芯2E的AMC处理器模块设计

介绍基于国产通用处理器的嵌入式高级夹层卡（AMC）处理器模块的设计和实现。该模块以龙芯2ECPU为核心,板卡设计符合AMC规范,可以直接应用于符合新型先进电信计算构架规范的计算机系统。模块配有适用于嵌入式系统互联的串行RapidIO接口,可以提供充足的有效带宽用于数据通信和系统配置。给出模块的芯片组设计和软件配置。     

基于龙芯2E多处理器平台的虚拟机群系统

机群系统已成为高性能计算的主流体系结构,机群模拟环境是学习机群操作的重要工具。该文提出一种基于龙芯2E多处理器硬件平台的机群模拟方案——虚拟机群系统(VCS)。该系统在共享内存的多处理器上同时运行多个操作系统并使用内存操作模拟网络通信,实现机群环境的模拟。     

Kaffe在龙芯2E上的移植

为了在龙芯2E处理器上建立稳定的Java运行环境,丰富龙芯平台的上层软件库,以Kaffe这款开源Java虚拟机为移植对象,分析了其运行机制,确定了其代码结构中平台相关的3个主要模块:SysCallMethod、Trampoline和JTT,并结合龙芯2E处理器的特点,给出了相关模块的修改方案.最后用第三方的测试标准对移植后的虚拟机进行了测试,表明了移植的有效性.     

基于龙芯2F处理器的CPCI主板设计

采用龙芯2F处理器设计实现了一款CPCI总线形式主板,介绍了主板关键模块的设计方案,对主板PCB设计中DDR2(double date rate 2)接口总线等关键信号的信号完整性以及电源完整性问题进行了分析,根据信号完整性经验法则对主板中的关键高速总线信号进行了优化设计,给出了设计完成后相关的实际波形效果图,验证了设...     

VGA控制器显示数据通道的设计与实现

DDC（显示数据通道）是基于12C协议的用于主机与显示器通信的标准。针对DDC参考较少及用纯软件实现DI）C较难的问题,文章基于软硬件协同开发方法实现了易于系统集成的DIX;功能,并在FPGA上构建了集成有DDC功能的PCI显示控制器原型系统,设计了基于IntelX86架构的BIOS。实验结果表明,该原型系统可以兼容DOS、Windows、Linux和Vxworks等操作系统;主机可通过它完成与商用显示器的双向通信,并获取显示器配置信息。     

一种基于总线控制器的SoC功耗分析方法

总线是观测数据流行为从而进行媒体处理SoC芯片系统级功耗分析的较佳研究对象。Wishbone总线具有简单、灵活、免费等特点，是具有较强竞争力的系统芯片总线(SoC Bus)标准之一。在媒体处理SoC芯片的Wishbone总线控制器中增加具有功耗分析功能的专用模块，可以在不改变正常集成电路EDA设计流程的情况下较好地完成系统层次的功耗分析任务，在低功耗设计中具有广泛的应用前景。     

龙芯2号处理器设计和性能分析

介绍龙芯2号处理器设计及其性能测试结果．龙芯2号采用四发射超标量超流水结构。片内一级指令和数据高速缓存各64KB，片外二级高速缓存最多可达8MB．为了充分发挥流水线的效率，龙芯2号实现了先进的转移猜测、寄存器重命名、动态调度等乱序执行技术以及非阻塞的Cache访问和load Speculation等动态存储访问机制．龙芯2号处理器采用0．18gm的CMOS工艺实现，在正常电压下的最高工作频率为500MHz，500MHz时的实测功耗为3～5W．龙芯2号单精度峰值浮点运算速度为20亿a／秒，双精度浮点运算速度为10亿a／秒，SPECCPU2000的实测性能是龙芯1号的8～10倍，综合性能已经达到PentiumⅢ的水平．目前芯片样机能流畅运行完整的64位中文Linux操作系统，全功能的Mozilla浏览器、多媒体播放器和OpenOffice办公套件，可以满足绝大多数桌面应用的要求．     

AHB-Wishbone总线桥的设计与实现

为了实现SOC中集成在不同总线上的IP之间进行有效的通信,通过比较AHB总线和Wishbone总线的协议,本文提出了一种基于有限状态机的AHB-Wishbone总线桥的设计,并使用System Verilog语言实现。设计结果通过在ModelSim工具下的功能仿真,表明该总线桥符合片上总线转换的要求。     

面向EEPROM应用的SPI主控制器设计与实现

串行同步总线SPI提供了微处理器和其他外设之间的接口标准。但许多微处理器或微控制器中没有SPI接口,造成了数据通信的不便,解决的办法是将SPI核集成到芯片中。鉴于此,在研究SPI总线协议的基础上,以外设EEPROM初始化外围部件互连总线PCI中的配置寄存器为例,介绍了集成在芯片中的SPI主控制器访问外设EEPROM的具体过程,给出了设计逻辑框图和各个模块的实现及电路综合情况。在modelsim中完成功能仿真,并进行FPGA验证,结果正确,达到了设计的预期目的。     

基于PXI总线的MIC总线通讯控制器模块的设计与实现

MIC总线是专门为解决在恶劣环境下电力/数据的分配和管理而开发的一种具有高可靠性的现场控制总线,根据某型装甲车辆车电系统的测试要求,对MIC总线通讯功能进行测试,完成车电系统的故障诊断;根据测试要求,设计了一整套的测试系统,该模块为其中的一部分,通过对模块的硬件结构和软件两方面进行了分析,实现了基于PXI总线的MIC总线控制器的数据通讯设计;经过用户一段时间的严格测试,结果表明该模块完全符合MIC总线标准要求,性能稳定可靠,达到设计要求。     

CAN总线控制器IP核设计实现

CAN总线是一种成熟的串行通信总线,它具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率高、维护成本低、实时性强、很好的开放性及数据兼容性等优点。CAN总线这些众多的优点使其广泛应用于工业自动化控制等领域。其应用的广泛性则进一步对CAN总线IP提出了需求。同时以IP实现的CAN总线控制器所具有的通用处理器访问接口,良好的可移植性等优点使其可以集成于各种嵌入式SoC设计中。文中从CAN总线的规范和特点出发,提出了CAN总线控制器IP核的特点并定义了其功能,采用Verilog语言设计实现了CAN总线控制器IP核的功能,最后通过仿真和FPGA原型验证,证明了设计实现的正确性。目前CAN总线控制器IP核已经应用于SOPC和SoC的嵌入式应用设计中。     

通用PCI目标控制器的设计与实现

在研究PCI总线规范的基础上,完成PCI目标控制器的功能描述和验证,从整体设计、数据通路和控制路径的建立上阐述对目标控制器的设计,实现了FIFO型数据接口和寄存器型数据接口,以满足通用性。使用总线功能模型完成对PCI目标控制器的功能验证,测试结果显示该模型满足功能要求,同时进行了FPGA实现,完全符合PCIv22规范要求。