RISC处理器发射队列中选择逻辑的设计

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1、隶劫大·嘤工程硕士学位论文万方数据RISC处理器发射队列中选择逻辑的设计专业名称：集盛电堕工程研究生姓名：殛盍筮导师姓名：奎逑熬授送迸高王万方数据SELECTIoNLoGICDESIGNoFRISCPROCESSORISSUEQUEUE必砀esisSubmittedtoSoutheastUniversityfUlllllllllllllllllll10llllJlllllY2707624FortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGZhiminSupervisedbyProfessorLI

2、BingAndSeniorEngineerHOURuiSchoolofIntegratedCircuitsSoutheastUniversityMay2014万方数据独创性声明东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：毯焘!熬日期：二刖

3、，3东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：弦盘拯导师签日期：bf叹《，。l万方数据摘要随着信息技术的发展，精简指令集(ReducedInstructionSetComputing，RISC)嵌入式处理器f向应用越来越广泛，具有自主

4、知识产权的RISC处理器不仅对我国的计算机架构发展有重要意义，同时也利于提高国产处理器的市场核心竞争力。RISC处理器主要特点是支持多发射和乱序执行，选择逻辑作为实现乱序执行的关键部件，对提高处理器的发射数目，充分利用处理器资源具有非常重要的作用。本论文设计的一种支持四发射的RISC选择逻辑模块，实现了处理器多发射和最老指令优先选择(Oldestfirst)的功能。首先对支持乱宁执行的RISC处理器进行了分析，包括基于Oldestfirst的两种选择逻辑的原理，对不同算法在功耗、面积和时钟频率等方面进行陛能比较，在此基础上提出本文选择逻辑

5、的硬件设计方案及指标；然后将选择逻辑进行模块划分，其中指令选择模块采用了基于移位器(shifIbased)的选择逻辑硬件设计，个时钟周期内选择四条指令扇擀指令调度模块，指令调度模块实现指令类型分组和消除指令间结构冒险的功能；最后用VerilogHDL实现该硬件设计，编写验证平台进行功能验证，验证结果表明本设计实现了预期的功能，能够在三十二条指令的发射队列中选择两条发送到译码单元。本设计使用Xilinx公司Virtex．6系列的XC6VCX75T芯片完成了FPGA(FieldProgrammableGateArray)验证，通过Synops

6、ysDC(DesignCompiler)进行综合与时序验证。仿真和验证结果表明，本设计完成了预期的设计，在TSMC65ran的工艺库下，其主时钟频率达到380MHz的设计要求。设计的RSIC处理器选择邈鞲豺；§决，充分考虑了算术逻辑单元(ArithmeticLogicUnit，√Uu)内部的使用情况，特别是指令调度模块的多路选择器设计，使得指令间结构冒险开销降到最低，该设计可以应用于RISC型处理器中，具有一定的工程应用价值。关键词：RISC处理器，发射队列，选择逻辑，Oldest_first算法，乱序执行万方数据AbstractWith

7、吐玲&vclopmentofIT,theembeddedprocessorsaregettingmorewidelyusedinourdailylife．ThedesignofRISCprocessornotonlycontributestothenationalstrategicsecurity,butalsoimprovesthecorecompetitivenessintheinternationalmarket．ThemaincharacteristicofRISCprocessoristosupportthemulti—laun

8、chandout-of-orderexecution．Selectlogicasakeyparttorealizeout-of-orderexecution,playsaverym卿1rrol