高性能X-DSP指令流水線部件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與軟硬件協(xié)同驗(yàn)證.pdf

1、X-DSP處理器是由國防科技大學(xué)微電子所自主研發(fā)的一款高性能64位浮點(diǎn)向量多核DSP芯片，40nm工藝下，實(shí)現(xiàn)主頻1GHz的設(shè)計(jì)目標(biāo)，采用VLIW結(jié)構(gòu)，40/80位變長指令集，支持32/64位定點(diǎn)/浮點(diǎn)運(yùn)算，最大可支持11條標(biāo)/向量指令混合并行發(fā)射。
　　本文以高性能X-DSP處理器的開發(fā)與研制為背景，深入分析流水線技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了指令流水線上的指令派發(fā)與指令流控部件，并基于所提出的軟硬件協(xié)同驗(yàn)證平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)級(jí)指令流水線的功能進(jìn)行驗(yàn)

2、證。本文主要的創(chuàng)新點(diǎn)與工作內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
　　1)詳細(xì)分析X-DSP處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu)、指令格式與流水線結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而提出指令流水線部件中指令派發(fā)與流控部件的設(shè)計(jì)需求；
　　2)基于超長指令字（VLIW）結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)可跨取指包邊界派發(fā)指令的指令派發(fā)部件，支持L1P旁路取指與仿真調(diào)試部件（ET）對(duì)流水線的控制功能；
　　3)深入分析X-DSP分支延遲槽特征，結(jié)合對(duì)調(diào)試仿真的支持，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)指令流控部件，完成對(duì)指令流的

3、控制作用；
　　4)針對(duì)指令派發(fā)與指令流控部件的邏輯設(shè)計(jì)，在指令流水線系統(tǒng)級(jí)分別對(duì)其邏輯功能進(jìn)行驗(yàn)證，并完成覆蓋率分析與邏輯綜合；
　　5)分析傳統(tǒng)FPGA原型驗(yàn)證的基本原理與不足之處，提出一種基于PLI接口的新型調(diào)試/驗(yàn)證方案：利用PLI接口實(shí)現(xiàn)C函數(shù)與Verilog的嵌套調(diào)用、采用數(shù)據(jù)共享機(jī)制實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程間的通信。在軟硬件協(xié)同支持下，對(duì)X-DSP的指令流水線進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方案使得在設(shè)計(jì)階段便可對(duì)調(diào)試接口以及