基于RISC-V的嵌入式多指令集处理器设计及实现

软件生态是限制RISC-V指令集架构发展的主要因素之一.让RISC-V处理器可以直接运行ARM Thumb二进制代码能在一定程度上缓解其在嵌入式领域中的软件生态问题.本文基于二进制翻译,通过硬件支持ARM Thumb的标志位、分支指令、条件执行,在RISC-V处理器上以较低的面积和功耗开销实现了对ARM Thumb程序的支持并获得了较好的性能.通过运行Embench基准程序套件,该处理器翻译运行ARM Thumb程序的平均性能能够到达直接运行RISC-V程序性能的75.5％.相较于仅使用二进制翻译支持ARM Thumb,该处理器运行ARM Thumb程序的性能提升了3.1倍,面积开销则下降了7.8％.     

数字电视条件接收系统中多层加密机制的研究

数字电视条件接收系统中,安全性是系统的一个重要指标,加解密成为关键所在,而对密钥的分配和管理又是系统加密部分的关键。在一般的条件接收系统中,通常采用多层加密的机制来实现对密钥的分配与管理,在保证安全性的前提下提高密钥的分发效率。本文对几种多层加密机制进行了分析和比较。     

处理器值预测技术研究

当今的处理器性能与存储器带宽和延迟严重失衡的问题限制了计算系统的整体性能,而存储器的性能对制程工艺不敏感,在后摩尔时代下很难再通过集成电路制造工艺的迭代获得处理器性能收益,因此人们更多地想通过体系结构的创新获得更高性能的计算系统.处理器值预测技术是一种能在无需改变存储系统情况下有效缓解存储墙问题的解决方案,其通过预测性地打破数据真相关进而让更多的指令可以在乱序处理器中并行执行,而无需等待由于访存等操作造成的长周期指令执行.近年来,值预测在各个方面都有了实质性的进步,但现如今还没有商用处理器使用这一技术,这主要是由于值预测技术的使用还面临许多挑战：现有的处理器的流水线架构不能直接使用值预测技术;值预测所需的预测值传递机制需要额外的硬件资源开销;值预测器巨大的存储开销让其很难在片上实现;由于值预测错误时的性能惩罚大,因此预测准确率较低的值预测器会降低处理器性能.针对这些问题,本文以值预测技术为中心,围绕值预测技术相关的流水线架构、值预测器结构和错误恢复机制三个方面分别详细论述了国内外研究成果以及其对于各个问题挑战的解决策略.最后,本文对当今的处理器值预测技术进行了总结并对未来的研究方向进行...     

DMR:兼容RISC-V架构的乱序超标量通用处理器核

DMR是由国防科技大学计算机学院自研的一款兼容RISC-V架构的乱序超标量通用处理器核,支持用户态(user-mode)、特权态(supervisor-mode)和机器态(machine-mode)三种特权级模式,兼容RV64G指令集规范,并进行了 自定义向量扩展,虚存系统支持Sv39和Sv48,物理地址为44 b.D...     

一种双端口发射队列及其性能优化

发射队列是超标量处理器的乱序控制部件,也是处理器中的关键部件,对整个处理器的性能起着决定性的作用.提出了一种能够有效提高乱序超标量处理器性能的双端口发射队列结构.该队列能够根据指令之间的相关性,估算指令的发射时机,将指令分配到不同的队列中.对比了2种不同的发射策略对性能的影响,输入端标记执行流水线的策略能够获得较高的IPC性能,最大能提高10.68％.同时对比了采用相同发射策略时,发射队列项数对性能的影响,相比于24项发射队列,32项发射队列能够平均提升2％ 的IPC性能,最大可以提升8.59％.     

Proto-Perf：快速精确的通用处理器原型系统性能评估方法

性能验证及评估是通用处理器设计实现过程中最重要且必须实施的关键步骤之一.高效的通用处理器原型系统性能评估方法不仅可以帮助处理器设计人员在处理器设计阶段尽早地定位性能设计缺陷,而且还可以在设计流片前验证处理器能否达到性能设计预期.然而,对处理器原型系统进行完整的性能测试需要运行较长的时间,这样巨大的时间开销导致设计人员无法及时进行性能设计分析,进而导致处理器原型系统的性能评估成为整个项目的瓶颈.提出了一种快速精确的通用处理器原型系统性能评估方法Proto-Perf.Proto-Perf性能评估方法使用动态程序分析方法和基本块聚合技术抽取测试程序的特征程序片段进行测试,显著地缩短了性能测试时间.实验结果表明,相比于完整运行SPEC CPU2006 REF数据规模测试程序获得的性能数据,使用Proto-Perf测试得到的性能数据的绝对误差平均达到1.53％,其中最高达到7.86％.并且,对于实验中的每个程序,使用Proto-Perf方法进行测试的时间都明显缩短.     

室温单电子晶体管制备进展

单电子晶体管由于其纳米级的器件尺寸和超低功耗等优点被广泛认为是当前最有应用前景的纳米电子器件之一,实现室温下的正常工作和器件结构的精确控制是其实用化的关键。室温单电子晶体管的主流制备方法为自顶向下工艺和自底向上工艺。自顶向下工艺便于器件集成,但纳米尺度下的制备工艺误差较大,室温单电子晶体管的性质难以稳定;自底向上工艺能够比较容易地制备出室温单电子晶体管,但同样有耦合结构误差较大的问题。在结合自顶向下工艺和自底向上工艺的基础上,引进纳米结构制备的新技术来提高工艺过程的可控性,是下一步室温单电子晶体管制备的研究重点。     

64位流处理器中运算群的设计与验证

流处理器作为新型高性能处理器,能够高效地处理32位流程序.但是对于64位流处理器的设计,由于VLSI技术的限制,存在着很多挑战.运算群作为流处理器的核心运算部件,在整个流处理器中起着重要作用.运算群部件设计的好坏直接关系到流处理器的性能.本文以典型的流处理器为模型,说明了64位流处理器中运算群的设计技术,并对其功能进行了模拟验证,达到了预期效果.     

X流处理器的研究与实现

比较了典型的MIMD和SIMD两种流处理器结构的优劣,给出了SIMD流处理器的一种实现方式,介绍了流处理器上的两级编程模式.研究表明,流处理器作为新型处理器,在很多领域都有其优越性     

基于Min-Min遗传算法的网格任务调度方法

针对网格环境异构、分布等特点,在现有的任务调度算法的基础上,结合Min-Min算法和遗传算法的优点,提出了一种基于Min-Min遗传算法的任务调度方法。仿真实验表明：在网格环境下,该算法具有合理性和高效性。