微計算機系統(tǒng)ppt課件-資料下載頁
2025-10-25 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用領(lǐng)域中使用。從技術(shù)和應用的角度來看， “ 龍芯一號 ” 與主流 CPU產(chǎn)品還有著很大的差距，僅相當于中端 Pentium 2的水平。 64位計算機系統(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號的主要應用目標是 Linux桌面網(wǎng)絡(luò)終端、低端服務器、網(wǎng)絡(luò)防火墻、路由器交換機、多媒體網(wǎng)絡(luò)終端機、無盤工作站等。 64位計算機系統(tǒng) 龍芯二號增強型處理器（簡稱 “ 龍芯 2E”）是中國科學院計算技術(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的最高頻率達到 1GHZ，最高雙精度浮點運算速度每秒 。龍芯 2E采用四發(fā)射的動態(tài)超標量超流水線結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了先進的寄存器重命名、動態(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位計算機系統(tǒng) 龍芯 2E 處理器是一款實現(xiàn) 64 位 MIPS III 指令集的通用 RISC 處理器。龍芯 2E的指令流水線每個時鐘周期取四條指令進行譯碼，并且動態(tài)地發(fā)射到五個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位計算機系統(tǒng) ? 龍芯 2E 先進的存儲系統(tǒng)設(shè)計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 標準的 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，采用全相聯(lián)結(jié)構(gòu)，每項可以映射一個奇頁和一個偶頁。 ? 龍芯 2E 通過 24 項的訪存隊列以及 8 項的訪存失效隊列（ Miss Queue）來動態(tài)地解決地址依賴，實現(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位計算機系統(tǒng) 64位計算機系統(tǒng) 流水線操作 (1)取指 流水級用程序計數(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)預譯碼 流水級主要對轉(zhuǎn)移指令進行譯碼并預測跳轉(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 流水級為邏輯目標寄存器分配一個新的物理寄存器，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位計算機系統(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或浮點保留站中等待執(zhí)行，同時送到 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)移隊列和訪存隊列。 ? 發(fā)射流水級 從定點或浮點保留站中為每個功能部件選出一條所有操作數(shù)都準備好的指令；在重命名時操作數(shù)沒準備好的指令，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的源操作數(shù)送到相應的功能部件。 64位計算機系統(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，通知相應的寄存器值已經(jīng)可以使用了。 ? 提交流水級 按照 Reorder 隊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，并送往訪存隊列允許那些提交的存數(shù)指令寫入 Cache 或內(nèi)存。 64位計算機系統(tǒng) ? 上述是基本指令的流水級，對于一些較復雜的指令，如定點乘除法指令、浮點指令以及訪存指令，在執(zhí)行階段需要多拍。 ? 更詳細內(nèi)容請參考： 《 龍芯 2E 處理器用戶手冊 》
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