近二十年來集成電路制造工藝的飛速發(fā)展導(dǎo)致連線延遲、功耗、存儲器訪問、設(shè)計復(fù)雜度、成本等成為限制處理器性能的主要因素。由于流水線深度已經(jīng)接近極限,集總式結(jié)構(gòu)的超標(biāo)量處理器性能提升遇到瓶頸。分布式體系結(jié)構(gòu)成為處理器發(fā)展的主要趨勢。顯式通信指令集（Explicit Data Graph Execution, EDGE）中,指令之間的交互通過顯式的編碼來進(jìn)行,不再通過集總式的寄存器堆來進(jìn)行,通過這種方式編譯器將指令間相關(guān)性傳遞給硬件。這使得EDGE指令集在發(fā)掘指令集并行度、提高性能/功耗比、降低設(shè)計復(fù)雜度、提高微結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性等方面優(yōu)于RISC指令集,并且適合用分布式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。本文在M5模擬器上實現(xiàn)了目標(biāo)模擬器,即基于顯式通信指令集的分片式處理器周期精確模型。該模擬器可以運行TRIPS工具鏈生成的二進(jìn)制代碼。首先,總結(jié)各種該體系結(jié)構(gòu)處理器,將執(zhí)行過程分為4個階段。然后,在M5模擬器O3-CPU架構(gòu)上,對各個階段功能進(jìn)行描述,對主要的硬件資源進(jìn)行建模,完成模擬器。通過SPEC2000測試程序,驗證模擬器功能,并評估其性能。模擬器功能正確,速度介于TRIPS功能模型和周期精確模型之間。最后,用模擬器... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

單個周期內(nèi)能訪問的芯片面積比例[8]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文芯片功耗的重要組成部分。而經(jīng)濟(jì)因素、運用場合、散熱技術(shù)等多方面的限制，為每個芯片定下了最大功工業(yè)協(xié)會對 3 種不同用途處理器功耗的預(yù)計。可以并不像可用的晶體管一樣遵從摩爾定律。如何在功耗為微處理器設(shè)計者必須考慮的問題。

圖 1-3 SIA 對處理器功耗的預(yù)計[9 ]Fig.1-3 Estimate of process or power by SIA[9 ]訪問：雖然隨著工藝水平的提高，芯片中可以集成的存然而由于門延遲和連線延遲的相對速度差持續(xù)擴(kuò)大，使的存儲器單元數(shù)隨著工藝提高基本保持不變甚至變小。過使用大的片上存儲器來提高性能的處理器，會因為存加而不能提高性能。同時，由于片內(nèi)和片外時鐘頻率差存儲器總線類型帶寬、片外存儲器的芯片類等因素的制差距進(jìn)一步加大。雜度：隨著工藝尺寸的下降，更多的設(shè)計流程和工藝參程之中，同時更多的功能不得不根據(jù)設(shè)計需求集成到芯設(shè)計復(fù)雜度不斷提升。然而人們的設(shè)計能力卻受到工具線等多方面因素的影響，導(dǎo)致設(shè)計能力和芯片復(fù)雜度的 1-4 顯示了芯片復(fù)雜平均每年增長約 58％，而人們的增長了 21%。


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