現(xiàn)代微處理器普遍采用流水線、超級(jí)流水線、超標(biāo)量流水線等技術(shù)來(lái)提高指令并行度,但指令流中的分支指令往往造成流水線效率損失,影響其性能的發(fā)揮。論文研究?jī)?nèi)容基于企業(yè)研發(fā)的一款雙核通信處理SOC芯片中32位嵌入式精簡(jiǎn)指令集微處理器,本人在項(xiàng)目中負(fù)責(zé)此微處理器中流水線優(yōu)化工作和分支處理單元的設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的分支處理單元采用了一種分支折疊和分支預(yù)測(cè)技術(shù)并用的分支處理策略,它能有效解決分支指令給流水線造成的阻塞。分支折疊能夠?qū)⒉糠址种е噶钤谡{(diào)入指令執(zhí)行階段之前清除出指令流水線;基于條件碼的靜態(tài)分支預(yù)測(cè)方法有效地利用了體系結(jié)構(gòu)中指令集特點(diǎn),在實(shí)現(xiàn)低分支處理機(jī)制復(fù)雜度的同時(shí)也能獲得較高的分支預(yù)測(cè)效率。本文在完成了此微處理器中分支處理單元各模塊的設(shè)計(jì)之后,建立了相關(guān)驗(yàn)證環(huán)境,仔細(xì)編寫(xiě)驗(yàn)證計(jì)劃和測(cè)試程序,進(jìn)行了高覆蓋率的系統(tǒng)功能驗(yàn)證,逐步檢驗(yàn)各個(gè)模塊功能及系統(tǒng)工作。采用0.18μm標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)的后端設(shè)計(jì)即將結(jié)束,準(zhǔn)備流片,主頻達(dá)到266MHZ。對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)表明,所設(shè)計(jì)的分支處理單元能切實(shí)有效地提高微處理器中流水線效率。 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

指令的流水線處理現(xiàn)代微處理器在采用流水線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還采用超標(biāo)量（superscale）結(jié)構(gòu)

圖 2.7 分支目標(biāo)地址小結(jié)以上我們主要了解了分支指令對(duì)流水線性能的影響，探討了分支處理技術(shù)特別是幾種分支預(yù)測(cè)方案的實(shí)現(xiàn)原理以及分支目標(biāo)地址計(jì)算機(jī)制。分支處理技術(shù)的研究工作隨著現(xiàn)代處理器對(duì)性能要求的不斷提升顯得越來(lái)越重要。

個(gè)位置迅速被分派入執(zhí)行單元。不過(guò)總的來(lái)說(shuō)，這種競(jìng)爭(zhēng)情況在微處理器工作過(guò)程中通�？梢院雎圆挥�(jì)的。如圖3.6右邊兩列表示出了分支指令競(jìng)爭(zhēng)條件，指令A(yù)、B同時(shí)被送入指令序列，其中指令A(yù)為可折疊分支指令。接下來(lái)的時(shí)鐘周期中，指令分派單元將指令調(diào)入執(zhí)行單元，包括分支指令A(yù)（它來(lái)不及在指令序列中被折疊掉），我們可以在下面的指令完成序列中看到它。圖3.6 分支折疊3.5.2 分支折疊的實(shí)現(xiàn)這里我們?cè)谌≈噶铍A段提前對(duì)分支指令解碼，通過(guò)提前分析條件分支指令的方法來(lái)獲得分支指令零執(zhí)行周期的性能提升。無(wú)條件分支指令和條件碼已經(jīng)解決的條件分支指令可以不進(jìn)入指令流水線而被折疊掉。指令折疊實(shí)現(xiàn)方法有很多種，傳?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3587126