【摘要】： OpenRISC處理器是由硬件開源組織OpenCores開發(fā)和維持的開源RISC處理器,該處理器完全由Verilog硬件描述語言編寫實現。由于其開源軟核的特性,OpenRISC處理器可以被應用到基于ASIC或者FPGA的各種開發(fā)平臺上。 性能計數器(Performance Counter)單元,是處理器內部的一組特殊寄存器,負責在程序執(zhí)行時對特定觸發(fā)事件進行計數,可以實時反饋處理器內部性能參數。處理器的高端用戶往往借助這些計數器進行低功耗方面的分析研究和任務調度。通過運行程序時現場調出相應的硬件運行參數,進行性能及功耗的驗證評測,提出應用程序的優(yōu)化方案。 本文嘗試了以一種調研、制定設計規(guī)范、硬件編程設計、仿真、Chipscope調試、基于JTAG的遠程調試的設計流程完成了處理器核的擴展設計。在OpenRISC 1200處理器核內設計實現了可配置性能計數器單元。該單元能通過監(jiān)聽處理器內部驅動各硬件模塊的使能信號和應答信號來收集處理器運行程序時的硬件運行參數,支持JTAG遠程調試訪問和處理器特殊寄存器訪問方式。基于改進后的處理器核建立了SOPC系統(tǒng),在FPGA上驗證了新核的應用和性能計數器單元的功能。 在這基礎上本文通過修改總線系統(tǒng)和處理器的外部接口,嘗試建立了基于OpenRISC 1200處理器的雙核系統(tǒng),并在該系統(tǒng)下檢驗了性能計數器的使用功能。
【圖文】：

對 OpenRISC 系列的尋址方式、寄存器集、指令集、中斷模式及其處理、存儲管理、調試接口、電源管理以及應用程序接口都做了相應的規(guī)定。所有的涉及處理器的設計和改進都必須遵守這一標準。本文所使用的 OpenRISC 1200 軟核，就是基于這一體系結構標準設計出來的。系統(tǒng)連接如下圖所示：

圖 3 OpenRISC 指令集Figure 3 OpenRISC Instruction Set以上指令只有一部分關系到處理器基本運行的指令，是必須的（稱為ORBIST I），其它的指令集只有針對特別的架構和用途才會使用到，是可選的（稱為 ORBIST II）。ORBIST I 指令包括符號加法（不進位），符號加法（進位），，立即數符號加法（不進位），立即數符號加法（進位），與操作，半字立即數與，標志位分支等指令。根據 OpenRISC 1200 的設計目的和要求，在 ORBIST I 的基礎上進行了擴展形成了大約 60 條指令的 OpenRISC 1200 指令集。OpenRISC1200 采用的指令集基本上是個正交指令集，這樣做有利于提高指令譯碼器的編寫效率。典型的指令位的作用如下所示：[31:26]：指令的操作類別，比如 ALU/分支/SPR／訪存操作等；[25:21]：返回寄存器 rD 的寄存器地址；[20:16]：寄存器操作數 rA 的寄存器地址；[15:11]：寄存器操作數 rB 的寄存器地址；
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TP332

【引證文獻】

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1 王虎;變頻控制芯片的SOC設計[D];山東大學;2011年

本文編號：2669773