隨著對于速度和功耗的要求越來越高,高性能微處理器設(shè)計變得越來越復(fù)雜。例如,Intel的Itanium2處理器使用了2.2億個晶體管,包括11個功能部件,能夠同時發(fā)射和提交6條指令。工作負(fù)載也在不停地變化,從早期以科學(xué)計算為主到今天個人桌面應(yīng)用、服務(wù)器事務(wù)處理、電子商務(wù)應(yīng)用和各種嵌入式應(yīng)用并存。為了保持市場競爭力,功耗、速度和成本成為微處理器設(shè)計的核心要素。 在這種背景下,基于全局時鐘的同步電路遇到了前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),其先天的技術(shù)特點(diǎn)使得其在速度和功耗的改進(jìn)上的空間越來越小。相反地,異步電路具有低功耗、高性能等一系列相比同步電路的優(yōu)勢,但其極大的設(shè)計復(fù)雜度和異步資源的稀缺性嚴(yán)重影響了異步電路的設(shè)計和推廣。 本文以同步和異步設(shè)計相結(jié)合的思路,以流水線作為切入點(diǎn)和研究方向,提出了基于異步映射的異步流水線設(shè)計方法。它通過控制結(jié)構(gòu)替換,將同步流水線的時鐘替換成異步控制的握手信號,流水線的其他部分保持不變,從而在提高性能和降低功耗的基礎(chǔ)上降低了異步流水線設(shè)計的難度。本文主要的創(chuàng)新和貢獻(xiàn)之處包括: 1.提出了用于異步映射的自控式單元,然后提出基于自控式單元的流水線模型... 

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

Intel微處理器時鐘頻率的增長趨勢

Intel微處理器功耗的增長趨勢

利用異步握手機(jī)制實(shí)現(xiàn)同步流水線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]32位嵌入式CPU中系統(tǒng)控制協(xié)處理器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]. 金釗.  電子設(shè)計應(yīng)用. 2006(10)
[2]電子科技大學(xué)學(xué)報(社科版)投稿須知[J].   電子科技大學(xué)學(xué)報(社科版). 2006(03)
[3]異步處理器設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 高玲,祝翔,李鷗.  微計算機(jī)信息. 2006(08)
[4]一種32位全定制高速乘法器設(shè)計[J]. 王田,陳健,付宇卓.  小型微型計算機(jī)系統(tǒng). 2005(02)
[5]異步電路驗(yàn)證算法[J]. 茅劍鋒,趙千川.  計算機(jī)學(xué)報. 2004(01)

博士論文
[1]異步嵌入式微處理器設(shè)計與分析關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王蕾.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]異步處理器的研究與設(shè)計[D]. 彭瑞華.上海交通大學(xué) 2007



本文編號：3734315