發(fā)布時(shí)間：2018-02-24 07:14

  本文關(guān)鍵詞： 可配置 EDGE處理器 體系結(jié)構(gòu) 執(zhí)行單元　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著人們對處理器各方面的要求越來越高，傳統(tǒng)的超標(biāo)量處理器因發(fā)展受阻而難以為繼，分片式處理器結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，具有塊原子性、顯式通信等特點(diǎn)的EDGE（Explicit Data Graph Execution）指令集體系結(jié)構(gòu)因?yàn)檫m應(yīng)分片式處理器而得到廣泛應(yīng)用，采用EDGE指令集體系結(jié)構(gòu)、具有可配置功能的的處理器被稱為可配置EDGE處理器，其中，可配置功能是指EDGE處理器能夠根據(jù)程序或線程的不同而采用不同的物理核數(shù)構(gòu)成邏輯核對其進(jìn)行處理，所以可配置EDGE處理器具有更高的靈活性、適應(yīng)性，從而也成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)；由于執(zhí)行單元是處理器中舉足輕重的一環(huán)，本文主要針對可配置EDGE處理器的執(zhí)行單元進(jìn)行了詳細(xì)的研究與設(shè)計(jì)。 經(jīng)典標(biāo)量、超標(biāo)量處理器的執(zhí)行單元通常只包含簡單的算術(shù)邏輯單元、保留站等結(jié)構(gòu)；EDGE處理器的執(zhí)行單元除了包含算術(shù)邏輯單元外，還包含支持塊原子性特點(diǎn)的指令緩沖、狀態(tài)緩沖、操作數(shù)緩沖等結(jié)構(gòu)，以及支持顯示通信特點(diǎn)的相應(yīng)功能結(jié)構(gòu)；可配置EDGE處理器的執(zhí)行單元除了包含一個(gè)特有的支持可配置功能的可配置機(jī)制外，它的指令緩沖、狀態(tài)緩沖、操作數(shù)緩沖、算術(shù)邏輯單元等結(jié)構(gòu)在數(shù)目上與EDGE處理器的執(zhí)行單元也有區(qū)別。 可配置EDGE處理器執(zhí)行單元的可配置機(jī)制調(diào)整出執(zhí)行當(dāng)前程序最合理的物理核數(shù)，指令緩沖、狀態(tài)緩沖、操作數(shù)緩沖均包含128個(gè)緩沖槽，剛好容納一個(gè)指令塊譯碼后的相應(yīng)信息，inst_select（指令選擇）結(jié)構(gòu)選擇出指令塊中能夠執(zhí)行的優(yōu)先級最高的一條指令，這條指令被稱為definite指令，，inst_read（指令讀�。┙Y(jié)構(gòu)從definite指令、兩條bypass（旁路）指令中選擇出能夠執(zhí)行的優(yōu)先級的最高一條指令，算數(shù)邏輯單元計(jì)算出最終選出的一條指令的結(jié)果。 對設(shè)計(jì)的可配置EDGE處理器執(zhí)行單元的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了verilog實(shí)現(xiàn)、modelsim功能仿真和design compiler綜合后，結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的可配置EDGE處理器執(zhí)行單的具體結(jié)構(gòu)功能正確，能夠針對目前資源利用率的情況調(diào)整執(zhí)行程序的物理核數(shù)，能夠執(zhí)行一個(gè)指令塊中優(yōu)先級最高的一條指令，能夠硬件實(shí)現(xiàn)，采用smic18工藝庫時(shí)，能夠在235Mhz的頻率下工作。
[Abstract]:With the increasing demands on the processors, the traditional superscalar processors are difficult to continue because of the development of the traditional superscalar processors, and the chip processor architecture emerges as the times require, and it has block atomicity. The EDGE(Explicit Data Graph execution) instruction set architecture with the characteristics of explicit communication is widely used because it adapts to the chip processor. The processor with configurable function is called the configurable EDGE processor, which adopts the EDGE instruction set architecture. Configurable function means that the EDGE processor can be processed by using different physical kernel numbers according to the program or thread, so the configurable EDGE processor has higher flexibility and adaptability. Therefore, it has also become a research hotspot at home and abroad. As the execution unit is an important part of the processor, this paper mainly focuses on the detailed research and design of the execution unit of the configurable EDGE processor. The execution unit of a classical scalar processor usually contains only simple arithmetic logic units. In addition to arithmetic logic units, the execution units of edge processors with reserving stations also contain instruction buffers that support the atomicity of blocks. The execution unit of the configurable EDGE processor, in addition to a configurable mechanism supporting configurable functions, provides instruction buffering. The number of state buffers, operands buffers and arithmetic and logic units are different from those of EDGE processors. The configurable mechanism of the configurable EDGE processor execution unit adjusts the most reasonable number of physical cores, instruction buffers, state buffers and operands buffers for executing the current program, all of which contain 128 buffers. The instruction selection structure selects the highest priority instruction that can be executed in the instruction block. This instruction is called the definite instruction. In two Bypass-by-pass instructions, the highest priority instruction can be executed, and the arithmetic logic unit calculates the result of the final selected instruction. The concrete structure of the configurable EDGE processor execution unit is simulated by verilog and synthesized with design compiler. The results show that the concrete structure function of the configurable EDGE processor execution unit is correct. It can adjust the number of physical kernel of executing program according to the current resource utilization, can execute one instruction with the highest priority in an instruction block, can be realized by hardware, and can work at the frequency of 235MHz when using smic18 process library.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP332

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本文編號：1529340