作為嵌入式系統(tǒng)核心的微處理器,是SOC不可或缺的“心臟”,微處理器的性能直接影響著整個SOC的性能。 與國際先進技術(shù)相比,我國在這一領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作還相當落后,這直接影響到我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本著趕超國外先進技術(shù),填補我國在該領(lǐng)域的空白以擺脫受制于國外的目的,我國很多科研單位和公司進行了自己的努力和嘗試。經(jīng)過幾年的探索,已經(jīng)有多種自主知識產(chǎn)權(quán)的處理器芯片完成了設計驗證并逐漸進入市場化階段。我國已結(jié)束無“芯”的歷史,并向設計出更高性能處理器的目標邁進。 艾科創(chuàng)新微電子公司的VEGA處理器,是公司憑借自己的技術(shù)力量和科研水平設計出的一款64位高性能RSIC微處理器。該處理器基于MIPSISA構(gòu)架,采用五級流水線的設計,并且使用了高性能處理器所廣泛采用的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)。設計過程中采用自上而下的方法,根據(jù)其功能將其劃分為取指、譯碼、算術(shù)邏輯運算、內(nèi)存管理、流水線控制和cache控制等幾個功能塊,使得我們在設計中能夠按照其功能和時序要求進行。 本文的首先介紹了MIPS微處理器的特點,通過對MIPS指令集和其五級流水線結(jié)構(gòu)的介紹使得對VEGA的設計有了一個直觀的認識。在此基礎(chǔ)上提出了VEGA的結(jié)構(gòu)劃分以及主要模塊的功能。作為采用虛擬內(nèi)存管理技術(shù)的處理器,文章的主要部分介紹了VEGA的虛擬內(nèi)存管理技術(shù),將VEGA的內(nèi)存管理單元(MMU)尤其是內(nèi)部兩個翻譯后援緩沖(TLB)的設計作為重點給出了流水線處理器設計的方法。結(jié)束總體設計并完成仿真后,并不能代表設計的正確性,它還需要我們在實際的硬件平臺上進行驗證。作為論文的又一重點內(nèi)容,介紹了我們在VEGA驗證過程中使用到的FPGA的主要配置單元,F(xiàn)PGA的設計流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計算機系統(tǒng),我們利用在線調(diào)試軟件XilinxChipscope對其進行了在線調(diào)試,修正其錯誤。 經(jīng)過模塊設計到最后的FPGA驗證,VEGA完成了其邏輯設計,經(jīng)過綜合和布局布線等后端流程,VEGA采用0.18工藝流片后達到120MHz的工作頻率,可在其平臺上運行Windows-CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng),達到了預計的設計要求。
標簽:
MIPS
FPGA
微處理器
模塊設計
上傳時間:
2013-07-07
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