参考基于miniui的asip数据表设计

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1、1绪论1.1选题的背景及意义计算机的发展一直都是由微处理器的发展而推动的，数字化集成电路技术在其中功不可没。随着微处理器设计方法和纳米技术的发展，高性能和低能耗、高可靠性和低成本是未来微处理器的发展方向，各种新型的微处理器为断出现，如美国哈佛大学和麦特公司（MitreCorp）的科学家携手最近研发出世界上首块可编程的纳米处理器，该处理器不仅能进行电子编程，还实现了一些较基本的运算和逻辑推理的功能，朝着用复杂的人工合成纳米元件组装成计算机线的路迈出了关键的一步。嵌入式系统是软硬件高度结合的产物。近年来，随着电子技术的不断发展，嵌入式系统在人们的生活应用越来越广泛

2、，在许多高端领域的应用也越来越多，如PDA、手机、数码相机等数字产品的市场也日趋繁荣，其软硬件环境差异也随之增大。而且其产品中的微处理器多数以32位的处理器为主，不同类型的处理器都是面向不同的应用领域而研制的。随着半导体工艺技术向着纳米尺度的发展，微电子技术进入SoC(SystemonChip，系统级芯片,也称片上系统)时代，且沿着可靠性强、体积小、功耗低等方向继续发展。而如今数字产品中的芯片要根据不同的应用背景和功能来处理不同类型的应用程序，有时还要求对特定的应用有较强的处理能力，甚至在特定的环境下满足特定性能、功耗、芯片面积等设计约束，这都给现有的嵌入式微

3、处理器的设计提出了新的挑战。而且嵌入式系统的硬件设计极其复杂，涉及的知识面也比较广。虽然通用处理器适用性比较强，能适合面向不同领域的各种应用，但是往往也无法达到在特定应用环境下系统对芯片性能、面积及功耗等方面的特定需求。之前解决这些问题的最常用的策略是设计专用集成电路(ASIC，ApplicationSpecificIntegratedCircuit)。但随着集成电路（半导体）工艺发展到深亚微米甚至超深亚微米，在相同面积大小的芯片上集成的晶体管数量的不断增加，集成电路工艺技术也越来越复杂，系统集成度也相应地越来越高，许多满足各种不同应用的功能都要集成在一个芯片

4、上，制造成本也随之增大。而且为了应对数字产品的日趋激烈的竞争，开发周期也要越来越短。同时还要满足系统性能、功耗、面积等多方面的约束性需求，专用集成电路的设计成本也随之越来越高，而且这些专用集成电路的可编程性也无法完全满足现代应用的设计需求，灵活性低。此外，ASIC还具有通用性差的问题。因此，人们提出专用指令集处理器（ASIP，ApplicationSpecificInstructionProcessor）来解决上述问题。ASIP针对特定应用需求而专门设计的新型具有处理器结构的芯片。通过比较多个方面设计约束如速度、性能、功耗、灵活性、成本等来满足特定功能需求和应

5、用，定制专用指令集，并设计其最优的体系结构，以便于能定制性能最优的ASIP[1]，从而满足当今嵌入式系统的针对特定应用的需要，因此具有良好的应用发展前景，并为嵌入式系统的研发提供了一种降低风险和成本、缩短上市时间的实现途径。ASIP的设计和验证方法也随之成为近些年的研究热点。多数现代高端集成电路必须支持多种模式或多个应用。因设计相当复杂，多个不可编程集成电路模块集成到一起时无法硬件复用，因此多模专用集成电路的面积都很大。典型的例子是多模手机和上网卡的基带计算集成电路，其面积之大令人吃惊。专用处理器的一个优势是硬件复用。当专用处理器支持多个应用时，它通过在一个硬

6、件平台上运行不同的软件实现硬件复用。其硅面积开销会大大小于多模不可编程的集成电路。因此，上文所述的每秒1700亿次的运算需求，可以通过专用处理器在一瓦的功耗量级下以较小的硅面积和低价格实现。当功能复杂时，专用集成电路的设计周期极长，而专用处理器的软件和硬件可并行设计，因此，设计周期小于不可编程的专用集成电路。特别是当采用已有的专用处理器模版进行设计时，或采用专用处理器自动综合系统时(例如采用我们的NoGAP，见另文)，其设计周期数倍小于不可编程集成电路的设计周期。我们清晰的结论是，新兴的专用处理器将必然是未来高端嵌入式系统的核心器件。可以预测，下一代高性能低功

7、耗的嵌入式系统平台将是ARM加挂专用处理器。综上所述，ASIP是介于GPP(通用处理器，GeneralPurposeProcessor)和ASIC(专用集成电路)之间的一类处理器，很好的避免了GPP和ASIC各自的缺点，解决了通用处理器在嵌入式系统中性能不高和功耗过大的问题，以及ASIC灵活性差，开发难度高的缺点。随着嵌入式系统应用领域的不断扩大，ASIP的这一技术特点使得其越来越受到嵌入式系统设计人员的青睐，在目前也成为了学术界的研究热点。因为ASIP结合了通用处理器GPP和专用集成电路ASIC的优点而受到了越来越多的研究设计人员及芯片厂商的关注。如Xten

8、sa系列处理器就是成功运用ASIP设计