多线程处理器存储结构研究

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1、两北T业夫掌倾}’论义摘要摘要本论文的研究内容是受到国防十五预研课题“研究高性能微处理器系统结构”的一部分。本课题先研究并设计了32位嵌入式微处理器ARMP的执行部件。接着，本文以ARMP为基础深入了解国内外目前最先进的多线程处理器系统结构研究工作，明确了该领域研究的发展方向和研究难点。在这种背景下，本文研究了高性能微处理器中转移预测技术和多线程系统结构中选择性双路径执行中取指部将的研究。本论文的研究工作包括：1、多线程处理器系统结构的进行分析；介绍多线程处理器的定义及其优势所在，同时介绍了同时多线程结构和前瞻多线程结构。最后，了解多线程处理器的设计空间。2、对ARMP中

2、数据通路的设计与实现；包括ALu的设计、寄存器文件(registerfile)的设计、移位器(shifter)的设计、乘法器的设计等等。3、对转移预测的分析；根据转移的静态和动态特性，对简单的静态、复杂的动态和混合转移预测在误预测率和硬件开销等方面上进行了分析比较。4、分析了高性能转移预测设计中的问题；对未来设计高性能转移预测器所面临的问题以及解决这些问题的可能的办法，包括制造工艺、流水线的深度和处理器的微体系结构等5、对选择双路径系统结构的分析：介绍选择性双路径执行中的硬件机制一转移置信度评估和选择转移策略。6、设计分析适合选择双路径结构的取指部件：通过研究多路径执行中

3、的PC仲裁机制，设计适合双路径执行结构的取指部件。本论文紧密结合国防十五预研课题，在国内实现了多线程处理器中选择性双路径执行的研究，这对我国具有自主知识产权的高性能微处理器具有十分重要的意义。该文的研究成果对迸一步研究更高级处理器提供了方法和思路。关键字：多线程，转移预测，选择性双路径执行，取指部件，数据通路两北T业大学碗I‘论史摘要AbstractTheworkinthisdissertationispartofNational05’projectentitled“HigllPerfornlanceMicroprocessorArchitecture”．Firstofa

4、ll，theworkresearchesanddesignsa32bitembeddedmicroprocessorARMP’Sexecutionpart．Then，theWOrkresearchesmultithreadprocessorarchitecturebasedontheARMP．Thisdissertationfocusedonthebranchpredictorofhi吐performanceprocessorandfetchunitofselectiveexecutionofmultithreadarchitecture．TheWOrkofthispap

5、erisasfoUows．1．Analyzermultithreadedprocessorarchitecture．Introducingthedefinitionofmultithreadedprocessorandtheadvantageofmultithreadprocessorarchitecture．alsoincludingsimultaneousmultithreadedarchitectureandpre．100kmultithreadedarchitecture．2．Designandrealizationthedata-pathofARMPproces

6、sor．IncludingArithmeticLogicalUhit(ALU)，Registerfiles，Shifter,multiplierandSOon．3,Analyzerhi血performancebranchpredictor．Basedonthestaticanddynamiccharacteristicofbranchinstruction，comparingthemis—predictionrateandhardwarespendingofsimplestaticprediction，complexdynamicpredictionandhybridpr

7、ediction．4，Researchtheissueofdesignhighperformancebranchprediction．Introducingsameideasonfuturedesignhighperformancebranchprediction，includingmanufacturetechnology,depthofpipeline，micro—architectureandSOon．5，Researchselectivedualpathexecutionarchitecture．Introducing