高效能嵌入式處理器IP核.pdf

1、為了提升嵌入式處理器的性能，本文基于浙大數(shù)芯實(shí)驗(yàn)室的32位嵌入式處理器RISC32E，分析其性能和頻率瓶頸，提出流水線深化的Gemini結(jié)構(gòu)框架，并在Gemini處理器上進(jìn)行存儲系統(tǒng)的改進(jìn)，采用數(shù)據(jù)預(yù)取機(jī)制提升了Gemini處理器的訪存性能。同時(shí)，針對嵌入式處理器的低功耗需求，采用處理器的功耗模型進(jìn)行了Gemini的功耗評估方法的探索。
　　 本文首先以單發(fā)射處理器的訪存操作為導(dǎo)向劃分Gemini的流水線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Gemi

2、ni處理器在TSMC130nm標(biāo)準(zhǔn)單元工藝下，worst case主頻為360MHz，typical case主頻為500MHz，EEMBC的評分在ConsumerMark為0.11/MHz，相比RISC32E處理器的0.084/MHz提高了31.9％；TeleMark為0.02/MHz，相比RISC32E的0.0119/MHz提高了66.6％。
　　 Gemini處理器中采用硬件數(shù)據(jù)預(yù)取的方式來提高處理器的訪存性能。采用一種基

3、于流緩沖的可變步長的最小差值預(yù)取，通過記錄每次發(fā)生Cache缺失地址，計(jì)算最小差值并當(dāng)最小差值匹配時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)取，將預(yù)取數(shù)據(jù)取入數(shù)據(jù)Cache中。Dhrystone的評測結(jié)果表明Gemini處理器中的硬件數(shù)據(jù)預(yù)取機(jī)制可提升性能2.1％。EEMBC的評分在ConsumerMark評測下通過硬件數(shù)據(jù)預(yù)取性能有3.3％的提升，在TeleMark的評測下性能有3.7％的提升。
　　 本文最后對比分析不同層次的處理器功耗模型，如在系統(tǒng)級