微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)ppt課件-資料下載頁(yè)
2024-11-03 21:18本頁(yè)面
【正文】 擁有 32位 MIPS指令系統(tǒng)，并采用一套簡(jiǎn)單高效的動(dòng)態(tài)流水線，支持亂序執(zhí)行和精確中斷處理，可以在大量的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中使用。從技術(shù)和應(yīng)用的角度來(lái)看， “ 龍芯一號(hào) ” 與主流 CPU產(chǎn)品還有著很大的差距，僅相當(dāng)于中端 Pentium 2的水平。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 2021年 4月 26日面世的 “ 龍芯 2號(hào) ” 是國(guó)內(nèi)首款 64位高性能通用 CPU芯片。 “ 龍芯 2號(hào) ” 仍采用 CMOS工藝制造，最高頻率可達(dá)到 500MHz，功耗 3～ 5W，支持 64位Linux操作系統(tǒng)和 Xwindow視窗系統(tǒng)， “ 龍芯 2號(hào) ” 可以媲美 Intel Pentium 3，超過(guò) 的威盛處理器的 2至 3倍。龍芯 2號(hào)的主要應(yīng)用目標(biāo)是 Linux桌面網(wǎng)絡(luò)終端、低端服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)防火墻、路由器交換機(jī)、多媒體網(wǎng)絡(luò)終端機(jī)、無(wú)盤(pán)工作站等。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 龍芯二號(hào)增強(qiáng)型處理器（簡(jiǎn)稱(chēng) “ 龍芯 2E”）是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)所研制，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 64位高性能通用處理器，龍芯 2E的最高頻率達(dá)到 1GHZ，最高雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度每秒 。龍芯 2E采用四發(fā)射的動(dòng)態(tài)超標(biāo)量超流水線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的寄存器重命名、動(dòng)態(tài)調(diào)度、以及非阻塞的高速緩存訪問(wèn)等亂序執(zhí)行技術(shù)。龍芯 2E片內(nèi)含 64KB一級(jí)指令高速緩存訪問(wèn)等亂序執(zhí)行技術(shù)。龍芯 2E片內(nèi)含 64KB一級(jí)指令高速緩存、 64KB一級(jí)數(shù)據(jù)高速緩存、以及 512KB二級(jí)高速緩存，片內(nèi)還集成有 DDR內(nèi)存控制器。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 龍芯 2E 處理器是一款實(shí)現(xiàn) 64 位 MIPS III 指令集的通用 RISC 處理器。龍芯 2E的指令流水線每個(gè)時(shí)鐘周期取四條指令進(jìn)行譯碼，并且動(dòng)態(tài)地發(fā)射到五個(gè)全流水的功能部件中。雖然指令在保證依賴(lài)關(guān)系的前提下進(jìn)行亂序執(zhí)行，但是指令的提交還是按照程序原來(lái)的順序，以保證精確中斷和訪存順序執(zhí)行。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ? 龍芯 2E 先進(jìn)的存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以有效地提高流水線的效率。龍芯2E 的一級(jí) Cache由 64KB 的指令 Cache 和 64KB 的數(shù)據(jù) Cache 組成，片上二級(jí) Cache 大小為 512KB，均采用四路組相聯(lián)的結(jié)構(gòu)。 ? 龍芯 2E 處理器內(nèi)部集成了遵守 JESD79C 標(biāo)準(zhǔn)的 DDR 控制器，加快了處理器訪問(wèn)內(nèi)存的速度。龍芯 2E 的 TLB 有 64 項(xiàng)，采用全相聯(lián)結(jié)構(gòu)，每項(xiàng)可以映射一個(gè)奇頁(yè)和一個(gè)偶頁(yè)。 ? 龍芯 2E 通過(guò) 24 項(xiàng)的訪存隊(duì)列以及 8 項(xiàng)的訪存失效隊(duì)列（ Miss Queue）來(lái)動(dòng)態(tài)地解決地址依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)訪存操作的亂序執(zhí)行、非阻塞 Cache、取數(shù)指令猜測(cè)執(zhí)行（ Load Speculation）、寫(xiě)合并（ Store Fill Buffer）等訪存優(yōu)化技術(shù)。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 流水線操作 (1)取指 流水級(jí)用程序計(jì)數(shù)器 PC 的值去訪問(wèn)指令 Cache 和指令 TLB，如果指令 Cache和指令 TLB 都命中，則把四條新的指令取到指令寄存器 IR。 (2)預(yù)譯碼 流水級(jí)主要對(duì)轉(zhuǎn)移指令進(jìn)行譯碼并預(yù)測(cè)跳轉(zhuǎn)的方向。 (3)譯碼 流水級(jí)把 IR 中的四條指令轉(zhuǎn)換成龍芯 2E 的內(nèi)部指令格式送往寄存器重命名模塊 (4)寄存器重命名 流水級(jí)為邏輯目標(biāo)寄存器分配一個(gè)新的物理寄存器，并將邏輯源寄存器映射到最近分配給該邏輯寄存器的物理寄存器。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 流水線操作（續(xù)） ? 調(diào)度流水級(jí) 將重命名的指令分配到定點(diǎn)或浮點(diǎn)保留站中等待執(zhí)行，同時(shí)送到 ROQ中用于執(zhí)行后的順序提交；此外，轉(zhuǎn)移指令和訪存指令還分別被送往轉(zhuǎn)移隊(duì)列和訪存隊(duì)列。 ? 發(fā)射流水級(jí) 從定點(diǎn)或浮點(diǎn)保留站中為每個(gè)功能部件選出一條所有操作數(shù)都準(zhǔn)備好的指令；在重命名時(shí)操作數(shù)沒(méi)準(zhǔn)備好的指令，通過(guò)偵聽(tīng)結(jié)果總線和 forward 總線等待它的操作數(shù)準(zhǔn)備好。 ? 讀寄存器流水級(jí) 為發(fā)射的指令從物理寄存器堆中讀取相應(yīng)的源操作數(shù)送到相應(yīng)的功能部件。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ? 執(zhí)行流水級(jí) 根據(jù)指令的類(lèi)型執(zhí)行指令并把計(jì)算結(jié)果寫(xiě)回寄存器堆；結(jié)果總線還送往保留站和寄存器重命名表，通知相應(yīng)的寄存器值已經(jīng)可以使用了。 ? 提交流水級(jí) 按照 Reorder 隊(duì)列記錄的程序的順序提交已經(jīng)執(zhí)行完的指令，龍芯 2E最多每拍可以提交四條指令，提交的指令送往寄存器重命名表用于確認(rèn)它的目的寄存器的重命名關(guān)系并釋放原來(lái)分配給同一邏輯寄存器的物理寄存器，并送往訪存隊(duì)列允許那些提交的存數(shù)指令寫(xiě)入 Cache 或內(nèi)存。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ? 上述是基本指令的流水級(jí)，對(duì)于一些較復(fù)雜的指令，如定點(diǎn)乘除法指令、浮點(diǎn)指令以及訪存指令，在執(zhí)行階段需要多拍。 ? 更詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考： 《 龍芯 2E 處理器用戶(hù)手冊(cè) 》
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