高性能RISC微处理器硬件仿真器设计

在微处理器设计中 ,为了系统级软硬件协同仿真 ,在后端设计前必须采用硬件仿真器对设计进行系统验证 为此 ,采用FPGA设计 32位RISC流水线结构微处理器的硬件仿真器 此设计主要包括以下特点 :采用内存管理单元(MMU)可以实现虚拟地址管理 ;包括片上Cache ,其中包括指令Cache(I Cache)和数据Cache(D Cache) ;采用标准SYSAD接口设计 ;包括片上乘除处理单元 (MDU) ;实现精确异常处理 设计采用XILINX公司的xc2v2 0 0 0实现 ,其工作频率为

CISC/RISC高性能微处理器——Pentium Pro(P6)

基于ｘ８６指令系统之上，简要介绍高性能奔腾（ＰｅｎｔｉｕｍＰｒｏ）的片上结构，论述其ＣＩＳＣ与ＲＩＳＣ相结合的超标量、超流水线的结构特点，并描述其支持“乱序执行”的工作过程。

香山开源高性能RISC-V处理器设计与实现

近年来以RISC-V为代表的开源指令集引领了开源处理器的设计潮流.然而,目前国内外的开源处理器性能尚未满足学术界和工业界的需求.为填补空白,香山处理器项目启动.香山是一款开源高性能RISC-V处理器,采用6发射超标量乱序执行设计,目前在著名开源项目托管平台GitHub上获得超过3200个星标(Star),形成超过400个分支(Fork),成为国际上最热门的开源硬件项目之一,得到国内外企业和研究者的积极支持.香山处理器在近两年时间中历经两代版本演进,第一代“雁栖湖”微架构已经成功流片,回片性能符合预期;第二代“南湖”微架构已进入最后的优化迭代阶段,即将投片,据已知消息,其仿真评估性能在当前开源处理器中排名第一.主要讨论香山前两代微架构的实现细节与设计演进,并系统介绍开发香山过程中的各类挑战与经验.

香山开源高性能RISC V处理器敏捷设计实践

2019年,在中国科学院支持下,由中国科学院计算技术研究所牵头发起“香山”高性能开源RISC V处理器项目,研发出目前国际上性能最高的开源高性能RISC V处理器核“香山”,在开源项目托管平台GitHub上获得超过3000个星标,形成360多个分支,成为国际上广受关注的开源硬件项目之一,得到国内外企业的支持。2021年6月22日,“香山”开源高性能RISC V处理器在首届RISC V中国峰会上亮相,引起了各界的广泛关注。本文根据第二届RISC V中国峰会的主会报告“香山开源高性能RISC V处理器敏捷设计实践”整理而成,分享香山过去一年的总体进展。

一种高性能的嵌入式微处理器:银河TS-1

银河TS 1嵌入式微处理器是国防科学技术大学计算机学院设计的 32位嵌入式微处理器 ,完全正向设计 ,具有自主版权 .在体系结构上采用RISC内核 ,六级流水线 ,具有独立的数据Cache和指令Cache .特别的 ,TS 1具有两个取指部件的动态指令调度机制 ,拥有面向嵌入式应用的向量处理机制 ,采用基于内容复制 /交换的寄存器窗口技术的中断处理机制 ,支持WISHBONEIP核互连接口规范 ,具有良好的扩展性 .本文主要介绍TS 1的RISC核心设计思想和关键实现技术 ,最后给出性能评测结果 .TS 1设计已经在Altera的FPGAEP2 0K4 0 0EBC上面得到了验证 ,主频可以达到 36 .7MHz.

高性能微处理器性能模型设计

讨论了系统性能模型左体系结构设计中的作用，研究了高性能微处理器的性能仿真模型设计技术。系统是以超标量流水线技术为基础，基于ｉ９６０ＫＡ的指令集，采用高层次硬件描述语言实现．

高性能处理器的差错校正技术

随着芯片密度的不断增加和对可靠性要求的不断提高,高性能处理器的容错设计越来越受到关注.对近年来高性能处理器的差错校正技术进行了分析和比较,它们被分为时钟级差错恢复、指令级差错恢复、线程级差错恢复以及重构等4类,研究对象包括研究方案、原型和产品.研究结果表明,以片上多处理器和/或同时多线程为特征的高性能处理器除了沿用传统的容错技术之外,多以固有的、旨在为改善性能而重复设置的硬件资源为基础来设计容错机制和调度方案.

高性能计算中处理器功耗特征的评测与分析

高性能计算系统的系统结构和应用模式与单机系统或商用机群服务器系统都有很大的不同,掌握功耗特征是提高能效的前提。本文将支撑功耗管理的低功耗技术分为动态资源休眠和动态速率调节两类,并就处理器的这两类机制在高性能计算中的应用进行评测,验证了功耗管理在高性能计算中的有效性,量化分析了处理器功耗特征,指出了当前管理方案的不足及改进设想,对进一步能耗优化有重要的指导意义。

高性能微处理器的微体系结构能量有效性

降低处理器的能量消耗 ,提高能量使用的有效性是高性能微处理器进一步发展的关键问题 .传统的依靠工艺改进降低功耗的方法已经不能满足功耗增长的要求 .线路层、门层等低层能量优化方法已经得到广泛研究 .更高层次的微体系结构层、编译层和应用层的优化是更有效的优化方法 ,但是现在一直缺乏很好的比较微体系结构能量有效性的尺度 .该文给出了比较微体系结构能量有效性的方法 ,提出微体系结构能量有效性尺度Metricarch.作者使用该尺度对高性能微处理器的微体系结构能量有效性进行了研究 ,对最新的高性能微体系结构的能量有效性进行了比较分析 ,进而 ,得出结论 :现代微处理器的微体系结构能量有效性呈现下降趋势 ,当前系统能量有效性发展主要还是来自于工艺水平的提高 ,能量有效性高的微体系结构代表了高性能微处理器发展的方向 .

高性能微处理器中采用多种预取技术的指令Cache设计

本文分析了传统的指令预取技术,并结合显性指令并行计算(EPIC)体系结构,研究了基于编译器与处理器通信的新的指令预取技术,提出了一种支持多种预取技术的L1指令Cache设计方案。

面向HPC的高性能微处理器研究进展

高性能计算HPC以其强大的计算能力成为关系国计民生的重要技术。作为高性能计算系统算力源泉的高性能微处理器,更是当前各国竞相争夺的技术高地,是高性能计算领域优势和实力的决定性技术。基于这一背景,以NVIDIA、Intel和AMD等主流处理器厂商面向HPC的高性能处理器架构为主要目标,从计算资源的组织方式、存储子系统设计和核间互连技术等3个关键方面展开了研究与分析,在此基础上对当前高性能微处理器的主流技术进行了总结和展望。本文的分析和结论能够为未来面向HPC的微处理器研究提供有益的参考。

基于高性能数字信号处理器的供电模块设计

在由高性能数字信号处理器构建的系统中,供电模块的设计是很重要的一个部分。以ADSP-TS101为例,对应用电源芯片TPS54312和TPS54616设计出符合要求的供电模块进行了详细介绍。首先对3种供电方式进行了对比和原理上的介绍,然后介绍了这两款芯片的性能,并详细介绍了如何利用这两款芯片进行原理图的设计以满足功耗、上电次序等设计要求,同时利用TI电源设计辅助软件swift designer进行分析和仿真。经实验,设计完全符合系统供电要求。

基于WDDL和行波流水技术的抗功耗攻击高性能分组密码协处理器设计与实现

该文结合WDDL逻辑和行波流水技术,给出了分组密码协处理器的设计方法和设计流程.该设计流程实现简单,最大限度地利用了现有的成熟EDA工具.这种协处理器不仅能有效抗功耗攻击,而且具有运算性能高和功耗低的优势.文中以DES算法为例,给出了基于WDDL和行波流水技术的协处理器.实验结果表明,文中给出的分组密码协处理器设计方法以一定的芯片面积为代价获得了抗功耗攻击的能力,具有高运算性能和低功耗的优势.

PDD算法在对称多处理器高性能计算机上的并行实现

使用基于MPI并行编程方法,对PDD算法进行了并行处理及fortran编程,给出了并行代码在上海大学计算机学院自强2000集群式高性能计算机上的运行结果,以及与串行程序相比较的并行加速比。

西安交大制成高性能浮点RISC微处理器

西安交通大学电子与信息工程学院教授邵志标和研究生孙海君、唐明哲等，最近研究成功集成度约300万晶体管的32位高性能浮点精简指令系统计算机(RISC)微处理器。该成果具有完全自主知识产权，性能拓展和应用前景广泛，可满足航天系统高性能CPU体系等方面应用的需求。

一种高性能处理器——ADSP218X的软件设计详述及应用

本文简单介绍了 ADI公司生产的 ADSP2 18X数字信号处理器的基本结构、功能和指令系统 ,讲述了 AD-SP2 18X软件设计和开发的步骤 ,并对如何达到优化软件进行了阐述 ,最后以一个实际系统为例 ,进行指令的详细分析。

经过仔细高速的RISC器件达到最高性能 最新的32位处理器集成了许多高速嵌入式系统成本所需的功能

随着设计的新系统需要越来越多的智能,8位和16位的控制器正在让位给32位RISC处理器。但是,第1代和第2代RISC处理器相对高的成本使它们推迟进入注重成本的应用领域如消费产品、电子游戏机和汽车系统。 但是,随着设计师开始关注系统总成本而不是只盯着CPU芯片的成本,最新的高度集成的32位处理器采用了比从前更为经济有效的32位结构。最近两年,各家ASIC和CPU厂家提供的“单片系统”方法也越来越受到关注。在这种方法中,设计师从基本的CPU核心开始,再增加一些标准的和定制的宏单元。因此,他们可以巧妙设计出针对系统进行优化的处理方案,其别出心裁的设计使竞争对手难以模仿。

基于网络处理器的IPv6高性能路由器研究

本文基于网络处理器的IPv6高性能路由器设计技术进行探索,首先弄清网络处理器的特点与功能,其次介绍了网络处理器设计需要符合的一系列标准及其应用范围,最后结合路由器的基本原理,比较IPv4与IPv6路由器的不同,并详细分析了IntelIXP2400网络处理器的硬件结构、系统架构、编程模型。网络处理器代表着下一代网络设备的核心功能单元,必定有很大的发展空间。