RISC-V标量处理器的应用与优化分析

阐述基于RISC-V指令集架构的特点,设计一款支持RV64IM指令子集的处理器核。首先,分析流水线对处理器性能的影响,使用五级流水线以提升处理器的吞吐率。其次,使用分支预测模块及Cache缓存模块对处理器性能进行优化。最后,使用FPGA验证处理器设计,在50MHz时钟下,CoreMark跑分为2.86/MHz。

五级流水线RISC-V微处理器的研究与设计

针对嵌入式领域低开销、高性能的应用需求,设计一种基于RISC-V开源指令集架构的32 bit微处理器。采用顺序发射、顺序执行、乱序写回的五级流水线结构,实现了整型和乘除法指令集模块组合。为了应对流水线冲突,处理器采用动态分支预测技术,设计数据相关性控制和乱序写回机制。使用Verilog进行设计并采用先进高性能总线(AHB)和高级外围总线(APB)为互联总线协议构建片上系统(SoC)。在仿真环境下通过编写RV32IM汇编指令测试程序,完成对处理器逻辑功能的验证。在Vivado综合工具下添加时序约束和物理约束条件后,对处理器代码进行逻辑综合并分析处理器硬件资源利用情况,最后将综合生成的码流文件下载到Xilinx Artix-7(XC7A200T-2FBG484I)现场可编程门阵列(FPGA)开发板中并以50 MHz的主频运行CoreMark程序,CoreMark跑分达到3.25 CoreMark/MHz。实验结果表明,处理器性能跑分与ARM Cortex-M3系列处理器基本持平,在各项技术对比指标相同的前提下,所设计的处理器跑分均优于RISC-V处理器对比项。所设计的处理器逻辑功能正确,使用较低的硬件开销,取得相对较高的性能指标,适用于成本受限的高性能嵌入式应用领域。

基于蜂鸟E203的多级动态分支预测器

近年来,以蜂鸟E203为代表的开源RISC-V微处理器由于功耗低、性能好等优势,受到了学术界和工业界的广泛关注和应用。为提高微处理器性能,降低分支指令造成的流水线停顿,指令分支预测技术成为现代微处理器中广泛应用的重要技术之一。然而,蜂鸟E203现采用的分支预测器是轻量级的静态分支预测器,面临分支预测准确率较低的挑战。由于使用预测准确率较高的动态分支预测器,可以进一步降低由于预测错误导致的重定向取指所产生的开销,因此,针对上述挑战,在原微架构的基础上探索了多种动态分支预测器的实现,提高了分支预测精度并且兼顾了资源开销。实验结果表明,多种动态分支预测器中获得最优结果的是使用静态分支预测结合基于分支历史寄存器BHR的自适应动态分支预测器,在Dhrystone基准测试程序上其分支预测精度可从原来的84.6%最高提升至94.8%,分数从原来的1.296463提高到1.314418,在Coremark基准测试程序上其分支预测精度可从原来的67%提升至78.7%,分数从原来的2.120000提升至2.138008。

Delta-V系统在加热炉出口温度平衡控制中的应用

介绍了采用DCS软件组态和CL语言相配合的方法,在delta V系统中实现了加热炉支路温度平衡控制,达到炉出口温差最小的目的。方案考虑了仪表运行中的某些特殊情况,使系统更易于操作,稳定,有较强的容错性,应用中取得了很好的效果。

应用于张北四端柔直工程±535kV混合式直流断路器样机研制及试验研究

针对张北四端柔性直流输电工程要求,提出了±535kV混合式直流断路器拓扑结构和样机研制方案。利用PSCAD对直流断路器在分断时主支路、转移支路和耗能支路的强迫换流方式进行了仿真研究。仿真结果表明:主支路绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在分断关合过程会承受3305 V/2200 A的电气应力最大值,转移支路IGBT在不含冗余条件下会承受3327 V的电压应力,直流断路器分断时间<3 ms。最后对±535kV混合式直流断路器的工程样机进行了研制与试验。试验结果表明,本次基于张北四端柔性直流工程的±535 kV直流断路器样机工作可靠,能满足不同电流工况下分断要求,并能够在2.84ms内分断25kA短路电流,满足工程上分断时间<3 ms的分断要求。试验结果与仿真结果一致性较好,能较好地满足工程需求。

一种V波段波导分支电桥

设计了一种V波段波导分支电桥,其工作频率为50～60GHz。波导电桥采用波导E面耦合,通过在波导E面加载三节耦合圆柱体,达到工程所需15dB的耦合度。在V波段频段中传统的长方体耦合块形式已经无法在加工上实现。设计采用了圆柱体耦合形式,相比于传统的长方体耦合块其电性能特性良好,尤其是其结构简单,加工更容易实现。本设计在毫米波雷达馈线设计中具有一定的研究价值。

一种V波段高中频混频器的设计

文章采用M/A COM公司的MA4E2037肖特基势垒二极管,设计了一种V波段高中频混频器。为了实现高中频(33GHz),设计了一个90°三分支定向耦合器用来输入本振信号和输出中频信号,在射频输入端,采用了低插入损耗的E面探针波导-微带转换过渡。通过优化匹配电路的参数,仿真结果显示变频损耗在58GHz～62GHz,范围内小于21dB,幅度平坦度小于2dB。

基于SOI的光波导和V形槽集成器件

文章介绍了一种基于SOI的集成半导体器件。设计了5μm×5μm的单模光波导,并用APSS软件进行了光场模式分析;利用KOH各向异性腐蚀制造了直的脊波导、Y分支器和V形槽;最后,利用紫外光敏胶将波导和光纤固定。

小腿内侧皮瓣逆向移位及其静脉回流的解剖学研究

通过50侧下肢胫后血管蒂的测量,12侧胫后静脉逆行注射,利用小腿内侧皮瓣逆向移位时,以内踝上缘作支点为最佳设计方案。皮瓣移位可达整个足部。逆行皮瓣的静脉血回流可以得到保证。

间作对油桐树体生长影响研究

选择油桐+红薯、油桐+黄豆和油桐+玉米不同套种模式,研究了不同桐粮套种模式,对油桐幼林树高、地径、分枝数、分枝长度和分枝粗度等生长性状的影响。结果表明:不同套种模式间对油桐幼林的树高、地径、分枝数、分枝长度和分枝粗度等生长性状影响存在显著差异,油桐+玉米套种模式更能促进油桐幼林生长,尤其是对油桐的树高及分枝长度两个生长性状影响更大。

金属-聚硅烷-硅结构的电容-电压特性

设计了metal-polysilane-silicon(MPS)结构.首次发现MPS结构具有电容-电压(C-V)特性,许多MPS结构的C-V曲线平带电压为正,且其C-V特性与聚硅烷枝化度一致,即随着聚硅烷枝化度提高,MPS结构C-V曲线明显向电压轴正向漂移.聚硅烷MPS结构有望设计成测定聚硅烷枝化度装置.

左束支阻滞伴房室阻滞多变的心电图分析

分析1例左束支阻滞伴房室阻滞表现"多变"(房室传导8:1→1:1)的心电图,指出房室(束支)阻滞表现(房室传导比例)不仅取决于不应期病理延长的程度,同时受PP间期、逸搏间期和隐匿传导的影响。

以上臂外侧穿支为蒂的V-Y推进皮瓣修复肘背部较小创面

目的探讨以上臂外侧穿支为蒂的V-Y推进皮瓣修复肘背部纵向缺损距离<3.5 cm的较小创面的方法及疗效。方法 2008年3月-2010年8月,收治6例肘背部较小创面患者。男4例,女2例;年龄16～76岁,平均53岁。碾压伤3例,冲床伤2例;受伤至入院时间4 h 30 min～7 d,平均29.5 h。肘背部慢性感染1例,病程12个月。创面范围为4.0 cm×2.5 cm～9.5 cm×3.5 cm,均伴有骨或肌腱外露。采用大小为6.0 cm×4.0 cm～12.5 cm×9.5 cm的以上臂外侧穿支为蒂的V-Y推进皮瓣移位修复肘背部缺损。供区直接拉拢缝合。结果术后6例皮瓣完全成活,创面Ⅰ期愈合;供区切口Ⅰ期愈合。患者均获随访,随访时间6～12个月。皮瓣外形无臃肿,质地、颜色与周围组织相似。末次随访时皮瓣两点辨别觉为12～16 mm。肘关节活动无障碍,屈伸活动度95～125°,平均105°。结论以上臂外侧穿支为蒂的V-Y推进皮瓣手术操作简便、对供区影响小,是修复肘背部较小创面的较好方法之一。

武汉火车站复杂大型钢结构体系研究

新建的武汉火车站是特大型火车站,它将大跨结构、多层钢结构、桥梁结构融为一体。结合建筑特点对屋面与楼面结构体系进行了选择,并对主要结构的受力特点进行了分析。在屋面结构中,采用拱与网壳杂交的"拱-壳"组合体系,而拱与网壳采用V形撑进行连接。楼面结构与屋面结构的间接结合,降低了主要构件的受力。工程采用的结构体系对于其他大型公建,特别是大型高架车站具有很好的借鉴意义。