RISC處理器指令Cache設(shè)計及其優(yōu)化.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展,為了滿足高速信息處理和復(fù)雜智能控制的要求,以微處理器為控制核心的電路系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛.微處理器體系結(jié)構(gòu)方面的研究和設(shè)計,可以推動中國集成電路的發(fā)展,滿足信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求.該論文的研究內(nèi)容是西北工業(yè)大學(xué)航空微電子中心所承擔的十五預(yù)研項目之一"新一代戰(zhàn)斗機用32位微處理器(龍騰R1)設(shè)計技術(shù)研究"的一部分."龍騰R1"微處理器系統(tǒng)由定點執(zhí)行單元、浮點單元、存儲子系統(tǒng)單元(指令Cache、存儲管理單元)和總線接口單元四部

2、分組成,以流水和超標量方式執(zhí)行指令.該論文完成存儲子系統(tǒng)單元的設(shè)計與實現(xiàn)、"龍騰R1"系統(tǒng)的集成、存儲子系統(tǒng)單元的驗證以及在"龍騰R1"存儲子系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行了TraceCache的研究,其中重點討論存儲子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).該課題組設(shè)計的"龍騰R1"微處理器芯片,指令系統(tǒng)與Motorola公司的PowerPc603e兼容,體系結(jié)構(gòu)自主設(shè)計.整個芯片基于TSMC 0.25u lP5M CMOS標準單元庫和宏單元實現(xiàn),現(xiàn)已生產(chǎn)出樣片并通過測試

3、.芯片內(nèi)核電壓為2.5V,I/O電壓為3.3V,內(nèi)部頻率66MHz,芯片面積<25mm2,晶體管數(shù)336萬,平均功耗為1.7W(66MHz),封裝形式為240-pinCQFP,采用全路徑掃描.該論文的研究工作包括:系統(tǒng)地開展了有關(guān)32位RISC處理器中存儲子系統(tǒng)的研究和設(shè)計.按照功能將存儲子系統(tǒng)劃分了不同模塊,然后按照自頂向下的設(shè)計思想進行了存儲子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).所設(shè)計的存儲子系統(tǒng)主要分為指令存儲管理單元、數(shù)據(jù)存儲管理單元和指令Cac