基于信号机制的硬件多线程实现-论文.pdf

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1、宝鸡文理学院学报(自然科学版)，第35卷，第2期，第45—48页，2015年6月JournalofBaojiUniversityofArtsandSciences(NaturalScience)，Vo1．35，No．2，PP．45—48，Jun．2015DOI：10．13467／j．cnki．jbuns．2015．02．008http：／／www．cnki．net／kcms／doi／1O．13467／j．cnki．jbuns．2015．02．008．html基于信号机制的硬件多线程实现容涛涛(宝鸡文理学院物理与光电技术学院，陕西宝鸡721016)摘要：目的研究基

2、于可编程逻辑的32位MIPS流水线处理器应用硬件多线程方式的实现。方法首先描述了新的线程管理指令，以使处理器可以支持4个线程；其次通过编写硬件描述语言并进行相应的功能仿真以及后续的时序仿真，确保功能和时序的正确性；最后通过XilinxISE对Spartan3e芯片进行综合。结果综合结果显示在逻辑块中多线程占用了25的开销，最大的部分来自于多个程序计数器、本地状态寄存器和线程切换的相关逻辑。结论通过功能仿真对比，发现4线程处理器的性能相比较单线程有很大提升。关键词：可编程逻辑；MIPS；多线程中图分类号iTN46文献标志码：A文章编号：1007—1261(2015

3、)02-0045-04ImplementationofhardwaremuitithreadingbasedonsignalmechanismR0NGTao—tao(InstituteofPhysics&optoelectronicesTechonology，BaojiUniv．Arts&Sciences，Baoji721016，Shaanxi，China)Abstract：0bjective-Toinvestigatetheimplementationofhardwaremultithreadingbasedona32一bitMIPSprogrammablel

4、ogicpipelineprocessor．Methods-Firstly，newinstructionsforthreadman—agementaredescribedforsupportinguptO4threads；Secondly，throughthepreparationofhardwaredescriptionlanguageandthefunctionsimulationandsubsequenttimingsimulation，thefunctionalcor-rectnessandtimingwereensured；Finally，aSpart

5、an一3Elogicchipwassynthesizedthroughthere-suitsobtainedbyXilinxISE．Results-Comprehensiveresultsindicatethemultithreadinginalogicel-ementtakesup25ofoverhead，withthelargestcontributionfrommultipleprogramcounters。localCSRandthelogicassociatedwiththread—switching．Conclusion-Infunctionalsi

6、mulation，theper-formaneeof4threadsprocessorisimprovedmorethanthatofsinglethreadprocessor．Keywords：programmablelogic；MIPS；multithreading1引言具有较大的延迟时间，模拟研究显示：微引擎花费微引擎是一种可编程包的处理器，是网络处在等待存储器访问的时间占执行时间的75，如理器中用来处理出口和入口协议的。微引擎支持果采用单线程的执行方式，微引擎就会浪费3／432比特的MIPS指令集，特别适合用于网络通的性能。传统的处理器采用软件多线程的方

7、法来信，能快速有效地转发数据分组。大多数微引擎提高整体吞吐率，不用等待内存访问的时间，但是都采用流水线来提高运行速度，而影响微引擎流线程切换的过程需要将当前线程的现场数据保存水线执行的一个重要因素是访存操作。访存操作到存储器中，然后再将选中线程的现场数据恢复收稿日期：2015—03—20，修回日期：2015—04—11，网络出版时间2015—05—2911：31．作者简介：容涛涛(1981一)，男，陕西宝鸡人，工程师，研究方向：网络建设与维护．Email：adfbn004@163．tom48宝鸡文理学院学报(自然科学版)2015年文提出的设计思想具有通用性，并非

8、只局限于微引擎处理器的设