【正文】 C1，從鎖存時(shí)鐘 C2 和掃描端口時(shí)鐘 ACLK。PowerPC603R 每周期可以發(fā)出 3 條指令，執(zhí) 行 5 條指令，多數(shù)指令屬于單周期執(zhí)行，所有的單精度浮點(diǎn)操作、多數(shù)雙精度浮點(diǎn)操作都采用流水線方式體現(xiàn)其高性能、超標(biāo)量的特點(diǎn)；PowerPC603R 具有 5 個(gè)獨(dú)立的流水線執(zhí)行單元(分支處理單元、整型單元、浮點(diǎn)單元、讀出/寫入單元和系統(tǒng)寄存器單元)和 2 個(gè)寄存器文件(32 個(gè) 64 b GPRS 和 32 個(gè) 64 b FPRS)．PowerPC603R 具有強(qiáng)大的指令和數(shù)據(jù)處理能力，采用分開的 16 k 四路組相連的數(shù)據(jù) CACHE 和指令 CACHE 使得數(shù)據(jù)訪問和指令的提取可以出現(xiàn)在同一周期之中，取指令單元每周期可以從 CACHE 取 2 條指令，指令隊(duì)列可以存放 6 條指令，對(duì)于未解決的條件轉(zhuǎn)移進(jìn)行可編程靜態(tài)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)而且采用可編程寫回(writeback)和寫透(wirtethrough)策略，PowerPC603R 具有 52 b 虛擬地址和 32 b 物理地址，地址轉(zhuǎn)換具有 4 k的頁空間、不同的塊的大小和 256 M 的段空間，在 PowerPC603R 中采用一個(gè) 64 組兩路組相連 ITLB 和 DTLB，而且通過快速捕獲裝置支持軟件江南大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專科論文表格查找操作和更新；在提高系統(tǒng)性能方面 PowerPC603R 具有一個(gè)帶“猝發(fā)”(burst)轉(zhuǎn)換的 32 或 64b 的分批處理外部數(shù)據(jù)總線而且支持一級(jí)地址流水和亂序的處理；在內(nèi)置電源管理方面 PowerPC603R 采用3．3 V 的低比，PowerPC603R 具有 3 種節(jié)電模式(DOZE/NAP/SLEEP)。5 個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行單元和 2 個(gè)PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)11寄存器堆進(jìn)行靜態(tài)分支預(yù)測(cè)的 BPU；32 位的 IU；進(jìn)行單、雙精度操作，與 IEEE 754 全兼容的 FPU；在數(shù)據(jù) Cache 和通用寄存器(GPR)、浮點(diǎn)寄存器(FPR)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?LSU；執(zhí)行條件寄存器(CR)、專用寄存器(SPR)和整數(shù)加法和比較指令的 SRU；32 個(gè)裝載整型操作數(shù)的GPR；32 個(gè)裝載單、雙精度操作數(shù)的 FPR.。 來自 Multibus 上的手動(dòng)復(fù)位信號(hào)( MHRST ) 、JTAG 上的復(fù)位信號(hào) ( JHRST ) 和上電復(fù)位合成 MAX706 的復(fù)位輸入, CPU 的復(fù)位信號(hào)由以上復(fù)位信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算而產(chǎn) 生。 82C54 的 3 個(gè)定時(shí)器輸出使能信號(hào)由 FPGA 中相應(yīng)的控制寄存器控制. 。（6） TIMER功能塊TIMER 功能塊具有 4 路定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器, 其中有 3 路 16 位定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器, 一路 24 位定時(shí)器。 8274 的發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘為 1 8432MHz, 由FPGA 對(duì)3 6864MHz 作 2 分頻得來。（4） FLASH功能塊該模塊的 FLASH 存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寬度為 32 位, 總?cè)萘繛?8Mbytes。 數(shù)據(jù)處理模塊外部輸入單一的+ 5 V 直流電源, 然而處理器及FPGA 需要+ 3 3 V 和+ 1 5 V 的電源。圖 22 系統(tǒng)組成框圖（1） CPU 功能塊CPU 功能塊包括處理器和時(shí)鐘電路。 52 位虛擬地址, 32 位物理地址。 具有六條指令輸入的指令隊(duì)列。 一個(gè)用于單精度或雙精度數(shù)操 作的浮點(diǎn)數(shù)寄存器組, 其包含 32 個(gè)寄存器。 每個(gè)時(shí)鐘周期最多執(zhí)行 5 條指令。主機(jī)和伺服模塊需要進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)處理，從而選用了PowerPC603R，而接口模塊主要實(shí)現(xiàn)一些接口和控制等通訊功能，從而選用了定點(diǎn)處理器 PowerPC860SR。 由 于 CPM 分 擔(dān) 了 嵌 入 式PowerPC 核 的 外 圍 工 作 任 務(wù) ， 這 種 雙 處 理 器 體 系 結(jié) 構(gòu) 功 耗 要 低 于 傳 統(tǒng)的 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 處 理 器 。 高 速 的 嵌 入 式 PowerPC 內(nèi) 核 ，連 同 極 高 的 網(wǎng) 絡(luò) 和 通 信 外 圍 設(shè) 的 集 成 通 信 微 處 理 器 。 高 集 成 度 的 結(jié) 果 是 簡(jiǎn)化 了 電 路 板 的 設(shè) 計(jì) ， 降 低 了 功 耗 和 加 快 了 開 發(fā) 調(diào) 試 時(shí) 間 。 8360 的 在 網(wǎng) 絡(luò) 和 數(shù) 據(jù) 通 信 領(lǐng) 域 的 新 一 代 產(chǎn) 品 ， 提 高了 器 件 運(yùn) 行 的 各 方 面 性 能 ， 包 括 器 件 的 適 應(yīng) 性 、 擴(kuò) 展 能 力 一 個(gè) 處 理 塊是 嵌 入 的 PowerPC 核 ， 另 一 個(gè) 是 通 信 處 理 模 塊 （ CPM） ， 與 MC68360的 CPM 基 本 類 似 。 銅 技術(shù) 取 代 了 已 經(jīng) 沿 用 了 30 年 的 鋁 技 術(shù) ， 使 硅 芯 片 多 CPU 的 生 產(chǎn) 工 藝 達(dá)到 了 微 米 的 水 平 ， 單 芯 片 集 成 2 億 個(gè) 晶 體 管 ， 大 大 提 高 了 運(yùn) 算性 能 。PowerPC 架 構(gòu) 的 特 點(diǎn) 是 可 伸 縮 性 好 、 方 便 靈 活 。FPR 還提供對(duì) FPSCR 的訪問。GPR 還提供對(duì) SPR 的訪問。江南大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？普撐腜owerPC 應(yīng)用級(jí)寄存器PowerPC 的應(yīng)用級(jí)寄存器分為三類：通用寄存器（generalpurpose register，GPR） 、浮點(diǎn)寄存器（floatingpoint register [FPR] 和浮點(diǎn)狀態(tài)和控制寄存器 [FloatingPoint Status and Control Register，F(xiàn)PSCR]）和專用寄存器（specialpurpose register，SPR） 。最高位字節(jié)在最前（Bigendian）還是最低位字節(jié)在最前（littleendian）?PowerPC、PowerPC AS 以及早期的 IBM PowerPC 4xx 家族大部分是字節(jié)排列順序最高位在最前的機(jī)器，這就意味著對(duì)半字、字以及雙字訪問來說，最重要的字節(jié)（mostsignificant byte，MSB）位于最低的地址。PowerPC 實(shí)現(xiàn)還可以處理最長(zhǎng) 128 字節(jié)的多字節(jié)字符串操作。PowerPC Book E 體系結(jié)構(gòu)同時(shí)有 32 位實(shí)現(xiàn)和 64 位實(shí)現(xiàn)，64 位實(shí)現(xiàn)也完全兼容 32 位 PowerPC 應(yīng)用程序。 PowerPC AS 所采用的原始 PowerPC 體系結(jié)構(gòu)與 Book E 所采用的擴(kuò)展之間的主要區(qū)別大部分集中于 Book III 區(qū)域中。 從最初的 PowerPC 體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)開始，就根據(jù)特定的市場(chǎng)需求而發(fā)生分支。雖然這些操作也是非特權(quán)的，但是程序通常還是通過操作系統(tǒng)調(diào)用來訪問這些函數(shù)。從超級(jí)計(jì)算機(jī)到游戲控制臺(tái)，從服務(wù)器到手機(jī)，隨處可見 PowerPC 處理器的身影 它們的體系結(jié)構(gòu)全都相同。 PowerPC 處理器PowerPC 體系結(jié)構(gòu)是一種精減指令集計(jì)算機(jī)（Reduced Instruction Set Computer，RISC）體系結(jié)構(gòu)，定義了 200 多條指令。PowerPC 支持緩沖的共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，有較高的處理帶寬，對(duì)于塊數(shù)據(jù)處理十分有效。Vxworks 采用了模塊化結(jié)構(gòu)，可使軟件修改過程更方便，軟件可靠性進(jìn)一步提高。摘要摘要本文分析了以 Motorola PowerPC 處理器為核心的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，PowerPC，嵌入式系統(tǒng)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorksAbstractABSTRACTAbstract: The paper analyzed the design of the embedded data processing system utilizing Motorola PowerPC processors. In the design, we adopted the PowerPC603E and PowerPC860 processors, including the VME bus line, AD and DA data collection, RD and SD axes angle conversion,FLASH and used the embedded realtime operation system Vxworks to realize the software task schedule. It settled the data processing problem of a certain radar processor.Keywords: Data Processing System, PowerPC , Embedded system,Real time Operation System Vxworks. 目錄i目錄摘要 .........................................................IABSTRACT....................................................II第一章 緒論 ..................................................1 背景 .....................................................1 POWERPC 處理器 .........................................1第二章 POWERPC603R 處理器 ....................................5 POWERPC603R 的結(jié)構(gòu) .......................................5 Power PC603R 處理器特點(diǎn)..............................5第三章 POWERPC860SR 處理器 ..................................11 POWERPC860SR 的功能 ....................................11 PowerPC860SR 的組成................................11第四章 操作系統(tǒng)的引用 .......................................13 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) VXWORKS ..............................13 數(shù)據(jù)處理單元各模塊硬件構(gòu)成 .............................16 命令分析及任務(wù)調(diào)度模塊 .................................20第五章 結(jié)論與展望 ...........................................21參考文獻(xiàn) ....................................................22致謝 ........................................................23附錄：調(diào)試方法與步驟 ........................................24PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)1第一章 緒論 背景為了提高機(jī)載雷達(dá)的性能，增強(qiáng)雷達(dá)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的自適應(yīng)能力，并從十分復(fù)雜的背景中獲取更多更清晰的目標(biāo)信息，在進(jìn)行新體制雷達(dá)研究的同時(shí)，對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)提出了新的要求，信號(hào)處理單元完成對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)的各種處理，擔(dān)負(fù)著校正，脈沖壓縮，相參和非相參積累，恒虛警，雜波跟蹤，對(duì)地高分辨成像等任務(wù)，數(shù)據(jù)處理單元主要完成雷達(dá)數(shù)據(jù)處理，雷達(dá)系統(tǒng)控制，單目標(biāo)和多目標(biāo)跟蹤，與綜合航電火控系統(tǒng)的通信等任務(wù)，具有多種非總線接口和總線接口，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，提高可靠性和適應(yīng)未來任務(wù)的擴(kuò)充，信號(hào)處理單元在任務(wù)調(diào)度上采用了大狀態(tài)復(fù)位切換機(jī)制。PowerPC 處理器采用 RISC，主要應(yīng)用于通訊設(shè)備、自動(dòng)控制和工業(yè)機(jī)器人等。數(shù)據(jù)處理單元是一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)多處理器系統(tǒng)，其中包括一個(gè)主處理器和若干從處理器。通過對(duì)體系結(jié)構(gòu)以這種方式進(jìn)行劃分，為實(shí)現(xiàn)可以選擇價(jià)格/性能比平衡的復(fù)雜性級(jí)別留出了空間，同時(shí)還保持了實(shí)現(xiàn)間的代碼兼容性。 Book II. 虛擬環(huán)境體系結(jié)構(gòu)定義了常規(guī)應(yīng)用軟件要求之外的附加的用戶級(jí)功能，比如高速緩存管理、原子操作和用戶級(jí)計(jì)時(shí)器支持。Book III 中詳細(xì)說明了對(duì)各種系統(tǒng)服務(wù)和功能的直接硬件支持。PowerPC Book E 體系結(jié)構(gòu)，也被稱為 Book E，是 IBM 和 Motorola 為滿足嵌入式市場(chǎng)的特定需求而合作推出的。在 IBM pSeries 和 iSeries 服務(wù)器上使用的 PowerPC AS 系統(tǒng)現(xiàn)在只提供體系結(jié)構(gòu)的 64 位實(shí)現(xiàn)，新的 64 位應(yīng)用程序和遺留的 32 位的應(yīng)用程序可以運(yùn)行于同一個(gè)系統(tǒng)之上。 PowerPC 體系結(jié)構(gòu)本身支持字節(jié)（8 位） 、半字（16 位） 、字（32 位） 和雙字（64 位） 數(shù)據(jù)類型。對(duì)于錯(cuò)位數(shù)據(jù)訪問來說，不同的產(chǎn)品家族提供了不同的校準(zhǔn)支持，有一些是以處理異常的方式，其他的是通過硬件中的一步或者多步操作