论文 工作站中的CACHE部件技术研究

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1、工作站中的CACHE部件技术研究1绪言直到80年代中期以前，微处理器市场基本上是由CISC结构的计算机垄断的。随着计算机技术和半导体技术的发展，越来越复杂的CISC机器暴露出难以克服的缺点，逐渐被RISC工作站取代。现在的RISC工作站广泛采用了指令级并行处理技术，诸如超流水线和超标量处理，无序执行和推测执行等先进技术。它们或者是全64位体系结构；或者是准64位体系结构，但已完成了向全64位的过渡。工作站的性能越来越好，在军事、科研、教育、经济等领域内发挥越来越大的作用。我国是计算机应用大国，但芯片开发水平却远远落后于世界先进水平，且差距越拉越大。国民经

2、济的发展，高科技的应用，特别是现代化国防战略，要求我们在计算机开发的关键领域特别是芯片制造、通讯领域、OS等系统软件方面，要缩短与发达国家的差距。要有民族特色，要占有“一席之地”。“神洲机”、“银河机”的研制成功，CONIX操作系统的开发研制是我科技人员不屈的象征。它说明中国人完全有能力在近期内研制成功自己的RISC体系结构芯片，设计成功自己的工作站系统。1.1本论文的工作背景为了开发国产的芯片、工作站系统，国家八六三计划已把新一代的RISC体系结构芯片的研制列入议程。在十几年前，北京多思科技工业园股份有限公司就已经开始从事CPU研发并一直坚持到现在，积

3、累了大量的经验。在上述情况下，多思公司出面联合中国科技大学、国防科大、北京科技大等多家单位开始研制MISC工作站系统。一旦MISC芯片研制成功，与工作站相关的系统软件必须配套。它主要包括FIRMWARE（固件）设计，OS设计等。1.2论文工作所处的位置在整个MISC3270工作站设计中，主要包括MISC3270芯片设计、固件(FIRMWARE)设计和优化编译器设计。ustc承担的是MISC工作站的固件(FIRMWARE)设计。在整个MISC工作站固件设计中，主要包括POST（开机自检）和OBP两大部分。本论文所述的CACHE部件技术的研究是由POST中C

4、ACHE部件检测引出的。在工程中的具体位置如下图所示：工作站中的CACHE部件技术研究1.3项目的技术路线国际上工作站发展已有20余年历史，当今占主导地位的是体系结构采用SUN4C、SUN4M体系，即多总线的SUNMICRO—SYSTEM公司生产的SUNSPARCSTATION工作站。设计我国自己的工作站系统软件，要注意到SUN工作站核心软件的界面，环境，风格，特色，特别是它们的成功经验。这里主要包括界面的规范，采用国际标准和协议（主要有FORTH79，83，93标准，IEEE标准，FCODE标准；ETHERNET协议，TFTP等底层网络协议；自举协议，

5、终端协议，控制台协议，打印协议等）。由于SUN系列机底层软件严格采用上述标准和协议进行设计，使界面清晰，功能规范，层次清楚，移植方便，兼容性强。特别是国际上已有几百家OEM厂商按照上述标准为SUN公司开发外设驱动和外设卡。而由于这些外设卡采用FCODE标准设计（相当于高级语言语义），使这些外设卡插在不同的SUN体系中，都不用作任何修改（或做少量修补），可照常使用。更为重要的是，这些已有的外设卡也可不作任何修改（或少量修改），可在未来的SUN的新的版本上照用！分析上述情况，掌握上述原理，搭好MISC工作站底层核心软件框架，构造好与SUN底层I/O兼容环境，

6、可使已有的和未来的SUN外设卡为我所用。由上述指导思想出发，MISC工作站固件设计采取以下路线：1.对SPARC工作站的体系结构、固件进行深入分析；2.熟悉MISC3270的体系结构；3.结合MISC的体系结构，设计有自己特色的MISC固件；1.4所做的工作在整个工程中，我主要做了SPARC上CACHE检测分析及其在MISC上的实现；对SPARC上EMC部件的检测进行了分析并提出了在MISC上的实现算法。本论文主要介绍了对CACHE部件检测的SPARC分析和MISC实现。工作站中的CACHE部件技术研究首先对固件技术做了简单的介绍。描述了POST部分的概

7、貌，并对固件的词典结构及其对OS的支持做了简单的介绍。然后详细介绍了CACHE部件的作用，CACHE部件在存储体系的位置，CACHE部件的工作原理、相联方式，CACHE部件的分体合体结构等。对SPARC上CACHE部件检测所采用算法做了详细的分析。得出了SPARC上CACHE部件所采用的技术。明白了SPARC上如何检测CACHE部件，明白了为何如此检测。在对SPARC详细透彻地分析后，结合MISC工作站上的存储体系、MISC工作站上的CACHE部件及其采用的技术，设计了MISC工作站上CACHE部件检测的算法。并且用MISC的指令系统实现了如上算法。2固

8、件技术简介通过对SUNSPARCÕ、SPARC20FIRMWARE（固件）的全盘