微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)ppt課件-資料下載頁
2024-11-03 21:18本頁面
【正文】 擁有 32位 MIPS指令系統(tǒng)，并采用一套簡單高效的動(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)用的角度來看， “ 龍芯一號 ” 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 ” 是國內(nèi)首款 64位高性能通用 CPU芯片。 “ 龍芯 2號 ” 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 ” 可以媲美 Intel Pentium 3，超過 的威盛處理器的 2至 3倍。龍芯 2號的主要應(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)、無盤工作站等。 64位計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 龍芯二號增強(qiáng)型處理器（簡稱 “ 龍芯 2E”）是中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)所研制，具有自主知識產(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等亂序執(zhí)行技術(shù)。龍芯 2E片內(nèi)含 64KB一級指令高速緩存訪問等亂序執(zhí)行技術(shù)。龍芯 2E片內(nèi)含 64KB一級指令高速緩存、 64KB一級數(shù)據(jù)高速緩存、以及 512KB二級高速緩存，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 Cache由 64KB 的指令 Cache 和 64KB 的數(shù)據(jù) Cache 組成，片上二級 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)奇頁和一個(gè)偶頁。 ? 龍芯 2E 通過 24 項(xiàng)的訪存隊(duì)列以及 8 項(xiàng)的訪存失效隊(duì)列（ Miss Queue）來動(dòng)態(tài)地解決地址依賴，實(shí)現(xiàn)訪存操作的亂序執(zhí)行、非阻塞 Cache、取數(shù)指令猜測執(zhí)行（ Load Speculation）、寫合并（ 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 流水級用程序計(jì)數(shù)器 PC 的值去訪問指令 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 流水級主要對轉(zhuǎn)移指令進(jìn)行譯碼并預(yù)測跳轉(zhuǎn)的方向。 (3)譯碼 流水級把 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 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 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)沒準(zhǔn)備好的指令，通過偵聽結(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 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 根據(jù)指令的類型執(zhí)行指令并把計(jì)算結(jié)果寫回寄存器堆；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 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，對于一些較復(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)容請參考： 《 龍芯 2E 處理器用戶手冊 》
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