多核堆栈处理器研究与设计

为满足日趋复杂的嵌入式环境对堆栈处理器和Forth技术的应用需求,在单核堆栈处理器模型研究的基础上,设计一种多核堆栈处理器模型。基于J1单核堆栈处理器模型,针对多核目标,增加计时器、中断等功能,形成新的L32单核堆栈处理器模型,并以该单核模型为内核,引入共享总线和十字开关互联方式的Wishbone总线、多端口存储器和面向多任务Forth系统的指令集,建立一种多核堆栈处理器模型L32-MC。利用该多核模型,在FPGA上实现4核和8核的L32-MC原型多核堆栈处理器。实验结果表明,4核和8核的L32-MC原型堆栈处理器满足高性能低功耗的多核处理器设计目标。

基于交叉开关互连的多核堆栈处理器架构设计

为满足堆栈处理器对于并行化程序应用的需求,提出一种多核堆栈处理器架构。在单核堆栈处理器的基础上,以交叉开关作为核间互连结构,通过对指令集、高速缓存器、一致性协议以及中断机制的设计,可在一个时钟周期内完成取指、译码、执行、核间数据传输和中断响应操作。在Xilinx FPGA芯片上进行单核、双核和四核堆栈处理器的实现,通过矩阵乘法计算进行性能实验验证,在100 MHz时钟频率的情况下,四核堆栈处理器的最大性能相当于单核堆栈处理器的3.99倍。实验结果表明,基于交叉开关互连的多核堆栈处理器架构可较好发挥多核堆栈处理器中每一个核心的性能。

快速低切换开销的堆栈处理器架构研究与实现

为解决当前Forth堆栈处理器架构不支持多任务并发和事件实时响应等问题,提出一种快速低切换开销的Forth堆栈处理器架构。在现有Forth堆栈处理器架构的基础上,引入新的指令、定时器、中断机制以及采用多任务堆栈技术,使得该架构支持实时多任务的运行。实验结果表明,基于堆栈处理器架构的Forth实时多任务调度支持多任务运行,与当前基于寄存器处理器的Forth实时多任务调度相比,实时任务响应、任务上下文切换和最大关中断等时间均明显缩短。

基于堆栈处理器的实时多任务调度机制研究与实现

针对堆栈处理器特殊架构,为提高实时性,引入多任务堆栈技术,采用Forth自生成器技术,提出一种基于堆栈处理器的抢占式与时间片轮转调度方法,实现了在Forth堆栈处理器中实时多任务的运行,弥补了Forth堆栈处理器在实时多任务操作系统方面的的不足。实验表明,与当前基于寄存器处理器的嵌入式Forth实时系统相比,本文方法在最大关中断时间、任务上下文切换时间和任务响应时间三项重要的实时任务性能指标方面,实时性能有明显提升,从而保证了Forth系统应用的高效性和安全性,满足人们对Forth堆栈处理器实时多任务操作系统方面的应用需求。

一种堆栈型Java处理器的流水线设计

针对目前嵌入式系统的特点,设计了一种四段流水线的堆栈型Java微处理器核。使用双口RAM作为Java栈,减小了存储资源的消耗。通过硬件在一个时钟周期内直接执行Java虚拟机(JVM)中大多数简单的算术／逻辑指令;通过微代码模拟在若干时钟周期内完成中等复杂指令处理;提供硬件陷阱机制,以支持JVM中非常复杂和面向对象指令的软件仿真。综合硬件资源和运行效率两方面的需求可灵活选择不同的指令实现方式,为Java处理器在FPGA中的移植实现提供方便。

基于哈佛结构的单周期堆栈处理器设计

本文设计了一种基于Forth语言的堆栈式16位单周期处理器,该处理器含有深度为32的数据栈、返回栈和哈佛存储结构,其指令集包括29条指令,它的所有指令均在单个周期内执行完成.此处理器在Xilinx公司的XC5VLX110T FPGA开发板上实现的最高时钟频率为162.7MHz.本文首先介绍了此处理器的设计方法、整体结构和指令集,然后分析指令单周期执行的机制,最后给出了处理器的仿真和综合结果及其分析.

基于FPGA的16位堆栈处理器的设计

设计了一款面向嵌入式控制领域的16位堆栈处理器,该处理器包含两个堆栈:执行数学表达式的数据堆栈和支持子程序调用的返回堆栈,其指令集含35条堆栈指令.详细给出了该堆栈处理器的体系结构及设计方法;不仅采用简单有效的指令编码方式缩小了代码体积,同时给出了单周期操作多个堆栈元素的解决方法.该处理器采用FPGA实现,在XC5VLX110T芯片上的运行时钟频率最高达到146.7MHz.最后给出了设计的软件仿真与硬件综合结果.

堆栈处理器代码生成器的设计与实现

堆栈处理器是一种面向嵌入式控制领域的处理器,其执行过程不依赖于通用寄存器而是硬件堆栈。文中以一款基于FPGA设计的16位堆栈处理器为平台,研究如何将一个C源代码转换成能够被目标处理器汇编器识别的汇编指令。为了能够迅速有效地实现代码生成器,文中选用LCC。LCC是一款可变目标的C编译器,通过重新书写目标处理器的描述文件,LCC可以生成特定处理器的汇编指令。文章的最后通过一个简单的测试证明了C语言是可以移植到堆栈处理器上的。

基于龙芯处理器的二进制翻译器优化

二进制翻译是实现系统迁移的主要方法,但基于通用平台的仅靠软件实现的二进制翻译性能不高。该文以龙芯2F处理器为实现平台,提出一种QEMU二进制翻译器并进行优化,其中包括编译环境的优化以及二进制翻译器本身的优化2个方面,对后者的优化主要涉及寄存器直接映射和多媒体指令的改进。实验结果表明,通过寄存器映射优化后,系统能够获得1.45的加速比,通过多媒体优化后,多媒体程序的执行能达到本地机器执行的80%的性能。

处理器堆栈技术

处理器堆栈技术由IBM最新研发的一项技术，未来可将世界上功能最强大的超级计算机的处理器缩小至方大小，其主要目的在于减少超级计算机的能耗。

IBM研发出新的处理器堆栈技术

据英国广播公司近期报道，IBM（国际商用机器）公司表示，他们研发出了一种新的处理器堆栈技术，未来或可将世界上功能最强大的超级计算机的处理器缩小至方糖大小，其主要目的在于减少超级计算机的能耗。

利用硬件抽象机模拟执行技术设计JAVA处理器

提出了一个基于硬件抽象机的流水线微处理器设计框架,创造性地使用了一种基于标签结构的模拟执行技术.基于这一框架,描述了一个堆栈抽象机的工作原理,实现了一个Java指令级并行处理器.利用堆栈硬件抽象机和堆栈指令折叠技术的组合解决了Java处理器中的堆栈依赖瓶颈问题.软件模拟证明了该处理器能够最大限度地挖掘出Java程序中的指令级并行,并且拥有更高的处理能力.

ThreadX操作系统在ARM处理器上的移植

嵌入式操作系统在微处理器上的移植一直是嵌入式应用所关注的内容。详细论述了ThreadX操作系统在ARM处理器上的移植过程,并针对ThreadX和ARM各自的特点,着重阐述了在移植过程中需要注意的问题,如堆栈的构造,系统堆栈和线程堆栈的不同,处理器的7种模式对应的不同物理寄存器等。

Jungo公司的USBware为ADI Blackfin~处理器提供完整的USB协议解决方案

ADI（Analog Devices，Inc．）在北京最新宣布，Jungo公司全套集成的USBware产品为Blackfin处理器提供主机驱动程序堆栈及设备驱动程序堆栈。

惠普IA64体系工作站技术剖析 安腾2处理器问鼎主流

2002年10月,HP公司在全球推出了基于第二代IA64处理器“安腾2”(Itanium 2)的全系列工作站和服务器。

支持程序无缝切换的高性能硬件堆栈

针对函数调用中上下文切换产生的性能损失,提出一种支持程序无缝切换的嵌入式处理器高性能硬件堆栈.高性能硬件堆栈包括数据栈和返回栈,采用动态可重构的两级缓存机制,消除程序切换的性能开销.数据栈实现单周期多数据压栈/出栈,隐藏程序切换中的堆栈操作;返回栈实现指令超前预取,消除程序返回时流水线气泡.数据栈与返回栈分别复用数据和指令高速暂存器,实现用户可重构的二级缓存.实验结果显示:本方法平均提升性能10%以上,功耗降低2%.

堆栈式寄存器堆及其应用

文章介绍了一种新的堆栈式寄存器堆的设计原理和设计技术，与通常堆栈式寄存器堆不同，该设计将栈顶寄存器组设为通用寄存器，增加了栈顶寄存器组的访问效率，同时通过缓冲寄存器及其控制使得该装置具有对不同字长的数据进行自适应存储的能力。该装置可以用于支持后缀语法或者对编码长度有限制的微处理器设计中。