基于32位超标量处理器的保留站设计
基于32位SPARC处理器的JTAG仿真器设计与实现
基于32位SPARC处理器的JTAG仿真器设计与实现
张晓静;华更新;刘超伟;乔磊
【期刊名称】《空间控制技术与应用》
【年(卷),期】2010(036)003
【摘要】在研究IEEE1149.1标准和JTAG调试原理的基础上,以SPARC处理器内嵌调试体系结构为核心,设计实现一种JTAG仿真器.JTAG仿真器通过以太网和串口与上位机通信,利用FPGA发送JTAG协议时序完成用户调试任务.该系统设计可扩展性好,成本低,且JTAG数据发送速率可达到8Mbit/s、性价比高.经测试,该系统能稳定、可靠工作.
【总页数】4页(P59-62)
【作者】张晓静;华更新;刘超伟;乔磊
【作者单位】北京控制工程研究所,北京,100190;北京控制工程研究所,北
京,100190;北京控制工程研究所,北京,100190;北京控制工程研究所,北京,100190【正文语种】中文
【中图分类】TP337
【相关文献】
1.32位嵌入式处理器S698的SPARC V8指令集 [J], 龚永红;梅卫平;蒋晓华;唐芳福;黄琳;颜军
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3.S69832位SPARC嵌入式处理器设计及其应用 [J], 房树磊; 喻明艳; 等
4.S698 32位SPARC嵌入式处理器设计及其应用 [J], 房树磊; 喻明艳; 王进祥; 颜
军
5.欧比特（珠海）的SPARCV8系列32位嵌入式处理器流片成功 [J],
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基于32位ARM微处理器的ATM网络控制系统
基于32位ARM微处理器的ATM网络控制系统近年来，随着科技的不断发展，智能化的生活方式已经逐渐深入到了我们的生活中。
在这种背景下，ATM网络控制系统便成为了绝大多数银行所必须的一种设施。
它能够极大地方便我们的生活，使得我们可以随时随地取钱、查询账户信息，而不必担心各种各样的风险。
在ATM网络控制系统中，32位ARM微处理器扮演着至关重要的角色。
这种微处理器的特点是功耗低、速度快、可靠性强。
因此，他们往往被广泛地运用于ATM网络控制系统这样的场合中。
在这种系统中，32位ARM微处理器可以帮助我们有效地控制ATM机器，增强我们的数据交互能力，同时也进一步提高了系统的稳定性。
当然，我们也不能忽视这种技术的不足之处。
比如说，32位ARM微处理器虽然功耗低，但也难以忽视它会因为过度负荷而导致系统崩溃的可能性。
在ATM系统中，这种崩溃会给用户和银行带来很多不必要的困扰，因此我们必须合理地调节ATM网络控制系统，使其能够在保证其功能的情况下，避免过度负荷并保持它的稳定性。
那么，我们应该如何去改善这种技术的不足呢？在这里，我们可以采用一些措施。
比如说，我们可以增加ATM的机器数量，这样的话，单独一台机器出现问题时，也不会导致整个系统崩溃。
与此同时，我们还可以提高32位ARM微处理器的运行速度，减少出现过度负荷的可能性。
这可以通过在微处理器内部制定更高效的算法来实现。
除此之外，我们还可以通过完善其他技术细节来进一步提高ATM 网络控制系统的稳定性，比如对ATM机器的维护和保养，在运营时避免过度的人流以及进行定期的系统更新等措施。
总的来说，基于32位ARM微处理器的ATM网络控制系统虽然存在一些技术缺陷，但同时也具有很多优点。
在我们的生活中，它能够极大地方便我们的生活，减少人与人之间的物理接触，提高我们的生活品质。
同时，我们还有很多方法可以去改善它的不足之处，比如说增加机器数量、提高运行速度以及完善其他技术细节等等。
一种基于FPGA的32位快速加法器设计
一种基于FPGA的32位快速加法器设计第32卷第7期四川兵工2011年7月【自动化技术】一种基于FPGA的32位快速加法器设计岳伟甲,刘昌锦(炮兵学院,合肥230031)摘要:针对采用流水线结构设计的32位加法器系统延迟时间长的问题,设计了一个4级流水线结构的32位加法器,并对这个流水线结构进行了分析改进,设计了一个两级流水线结构的32位加法器.关键词:流水线;an法器;先行进位中图分类号:TP23文献标识码:A文章编号:1006—0707(2011)07—0078—04加法器是数字电路中非常重要的一部分,其运算的速度和硬件消耗大小,直接影响着整个数字电路的性能.常见的快速加法器实现方法有先行进位加法器(carry—skipad—der),选择进位加法器(darry—se/eetadder)和进位保留加法器(Cal'ltysaveadder,CSA).每种加法器各有其特点,乘法运算中采用进位保留加法器速度较快;在单纯的加法中先行进位加法器速度最快J,但是随着参与运算的位数增大,先行进位加法器的实现结构变得非常复杂.因此在位数较长的快速加法器设计中常采用流水线把位数较小的先行进位加法器组成位数较长的加法器.本文采用4级流水线结构和8位先行进位加法器组成一个32位加法器,并对这个流水线结构进行了分析改进.14级流水线结构的32位加法器假设.Y.为2个求和二进制数,C为低位的进位,S为输出本位和,c为高位进位则根据加法的定义可得到Sl=1①Y1oC1(1)C2X1Y1+lclY1Cl(2)对应的可以得到第i级的输出函数Si=OY①C(3)Ci+l=),+c+ycf(4)对应进位进行整理得到c+1=xiY+(Y)c(5)令g:xiy~Pf=+Y则c…=g+PlC同样可以得到:ci=一+pci一.这样一直展开到0级就得到c"l:g+P…gl+PiP卜lg一2+…+PiPi—l一-p2PlgoPiPl.一P2PlPoC0(6)整理后得到卜】ci=gl一】+Pi～1g卜2+Pl一1p卜2gi一3+…+co1 :1=g+∑.(gl-m-ljII.PJ)+c0,.B(7)由此可以看到先行进位加法器的结构由两部分组成,进位计算模块和本位和计算模块.由式(7),容易求出8位先行进位加法器的公式,得到内部的设计结构如图1所示.图18位先行进位加法器内部设计结构这里采用的是4级流水线设计,每个流水线由一个8位先行进位加法器和起到延时作用的寄存器组成.32位加法数据分成4组同时加载到4个流水线上,从低到高对应.流水线1对应0到7位,流水线2对应8到15位依次类推,在第一个时钟有效沿处,先行进位加法器处理数据0到7,其它数据进入各级流水线的寄存器,下一个时钟到来后,2级流水线寄存器中的8到15数据进人先行进位加法器处理,同时新的32位输入加载到流水线,新数据的0到7位进入1流水线的先行进位加法器.依次类推,到4个时钟的时候,同时处理了4个数据.这样就实现了一个时钟处理4个8位先行进位加法数据,实现32位加法的效果.大大提高了数据的吞吐力,但是增加了最终输出结果的延时,4级流水线的最终结果要经过4个时钟周期的延迟才能输出,以后每一个时钟周期输出一个结果.采用这种结构设计出的32位先行进位加法器如图2所示.2对流水线结构的改进从上面的分析看出,虽然4级流水线结构的32位加法收稿日期:2011—04—22作者简介:岳伟甲(1981一),男,讲师,主要从事通信与信息系统研究; 刘昌锦(1958一),男,教授,硕士生导师,主要从事通信与信息系统研究. 岳伟甲,等:一种基于FPGA的32位快速加法器设计79器平均每个系统时钟完成一次32位加运算,但是系统的延时较大为4个系统时钟.不能满足对于转换速度要求较高的场合.因此采用一种新的方式,综合流水线技术和先行进位加法的优点,设计了一种采用级间进位的方法进行设计.其结构如图3所示.FINO-7FIN8—15FIN16-23FIN24—31FOUT0.7FOUT8—15FOUTl6.23F0UT24—31图24级流水线累加器结构图3改进的32位先行进位加法器结构经过分析可知8位2进制数相加,会得到一个8位本位以及一个1位的进位.只要能够把低位进位同本位数据相加就可以得到最终结果.假设二级先行进位加法器中输入,Y,32位加法分成4个模块,级问的进位分别为c,c,c此时内部进位为c,P,q,通过分析,容易发现第二级加运算中=Oi=O,1,…,7(8)Y=si=O,1,…,7(9)由此得到P:Yi=0,1,?q=0i=0,1,??(1O)(11)把式(8),(9)带入式(7)得到i—Ici=∑Y?COi=12一,8(12)下面再分析级间进位的影响.对于第一级来说cs=C8(13)后面3级的进位情况比较复杂,下面先分析2个8位2进制数相加的情况.这里假设2-58位2进制数n和b,两者相加产生一个8位数d,不考虑低位进位时进位为C,考虑低位进位时进位为C.先不考虑低位向高位的进位为.假设此时c=1,即在产生了进位的前提下,只有当n和b都取到最大值时d取到最大值四川兵工http://scbg.joursel'y.corn/aMAx=bMAx=11111111B=255D(14)dM^x:aMAx+bMAx=I1111110B=254Dc=1(15)可以看到此时无论,低位向高位的进位为何值都不会影响进位c=1的值.再假设C=O,则此时d可以取到最大值dMAx:11111111B=255DC=0(16)此时如果=l则会产生一个进位c1,其余的情况都不能改变进位.则c='do.dl'd2'd3'd4?d5'd6'd7C=0(17)综合上面两者得到C=?dodl'dz.d3?d4.d5?d6?d7+C(18)由此得到级问进位的表达式15Ctl6=c8?c.n5+c(19)c=c.'c17s+C16:1523C16?(cc.?兀s+c)兀s+CI6=8E162323cc8.c0兀s+Cl6'兀s+C16(20)c,:=c?c17+C24=232332({一716?C一8?ns+?Hs+c.)17s+c=323232~2gC16.c8?c0?nc.c8?兀C16C24?兀c(21)同先行进位加法器进位公式对比可以看到,先行进位加法器中当i=32时,整个表达式需要33个部分项,最大的部分项的长度为33.而采用本文设计的加法器中最终进位只包含4个部分项,最大部分项长度为28.显然本文的设计更容易实现.同4级流水线结构相比,系统延时由4变为2, 减少了50%.表l中列出了,本文设计同其它设计的性能对比.表1本文设计的加法器同其它加法器性能对比从表1中可以看出,采用本文的设计比采用32先行进位设计实现的难度小,同4流水线结构比较输出延时减少50%,因此本文设计的32位加法器是比较容易在FPGA中实现,且性能较好的一种设计之一.3FPGA中验证本文FPGA验证的软件环境是Altera公司Quartus8.0开发环境和Modelsim6.1g.硬件采用的是选择的是Altera公司的EP1K100QL208—2芯片.验证FPGA中设计采用的方法是编写testbench例化待测试设计,输入激励向量进行仿真,输出仿真结果.本文testbench采用verilogHDL语言编写.fb1改进后延迟2个时钟图4改进前后延迟仿真结果岳伟甲,等:一种基于FPGA的32位快速加法器设计81 (上接第73页)4结束语本文对影响巡回修理任务量的因素进行了分析,提出了先进因子M,役龄因子,并引入了斐波那契数列,定义了斐波那契因子F以及斐波那契区间R,在此基础上计算r役龄因子,构建了基于任务量的巡回修理工时分配权重因子的计算模型,并以实例验证了模型的有效性和可行性.本文的研究成果可用于装备机关制定巡回修理工时分配计划时使用,可以提高稀缺维修资源的利用率.有一定的指导意义. 下一步还要对巡回修理单元的规模以及巡回修理任务调度进行研究.参考文献:[1]杨景辉,康建设.机械设备故障规律与维修策略研究[J].科学技术工程,2007,7(】6).4143～4146.马彦恒,韩九强,李刚.电子产品寿命预测中Bs模型算法[J].兵_Y-,2007,30(5:I:551—554.杨健,刘爱东,孙翱.某型测控装备远程智能故障诊断技术[J].兵工自动化,2010,29(3).68.王崛,龚长红.装甲车辆故障诊断专家系统[J].四川兵工,2010,31(2):7—9.杨志强,李海,周建新.武器装备故障规律的"六类模式"[J].前卫装备,2008(1).46—47.张维忠.论黄金分割的文化意义[J].浙江师范大学学报,20o5,30(1):2—5.詹伟,朱光喜,彭立.利用斐波那契数列构造Qc—LD—PC码的方法[J].华中科技大学,2008,36(10).63—65.(责任编辑刘舸)1』1j234567。
微机原理接口与技术基于IA-32处理器和32位汇编语言
1.1〔解答〕①处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。
②总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。
③PC机主存采用DRAM组成。
④高速缓冲存储器Cache是处理器与主存之间速度很快但容量较小的存储器。
⑤ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。
⑥中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。
⑦主板芯片组是主板的核心部件，它提供主板上的关键逻辑电路。
⑧MASM是微软开发的宏汇编程序。
⑨指令的处理过程。
处理器的“取指—译码—执行周期”是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。
⑩机器语言层，即指令集结构。
（学生很多认为是：汇编语言层。
前4章主要涉及汇编语言，但本书还有很多处理器原理等内容）1.2〔解答〕①错②错③对④错⑤对⑥错⑦错⑧对⑨错⑩错1.3〔解答〕①Central Processing Unit，中央处理单元，处理器②1MB，4GB③216，64KB④EXE，COM⑤Instruction Set Architecture⑥目录⑦MMX，SSE3⑧64⑨IBM，DOS⑩PCI1.4〔解答〕CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。
它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。
处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。
存储器：存储器是存放程序和数据的部件。
外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O设备。
I/O设备通过I/O接口与主机连接。
总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。
《基于FPGA的雕刻机32位运动控制器设计》范文
《基于FPGA的雕刻机32位运动控制器设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的飞速发展，高精度、高效率的数控加工设备成为了现代制造业不可或缺的组成部分。
作为数控加工设备的重要组成部分，运动控制器对设备的性能起着决定性作用。
为了满足日益增长的复杂雕刻任务需求，本文提出了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的32位运动控制器设计方案，以提高雕刻机的性能、稳定性和控制精度。
二、系统架构设计1. 硬件架构本设计采用FPGA作为核心控制器，搭配外部存储器、接口电路等构成完整的运动控制器硬件架构。
其中，FPGA具有可编程性强、处理速度快等优点，能够满足高精度、高速度的运动控制需求。
2. 软件架构软件架构包括FPGA的编程逻辑、控制算法以及与上位机的通信协议等。
本设计采用32位宽度的数据处理能力，能够处理更复杂的运动控制任务。
同时，通过优化控制算法，提高系统的响应速度和稳定性。
三、关键技术及实现1. 运动控制算法本设计采用先进的运动控制算法，如PID（比例-积分-微分）控制、插补算法等，实现对雕刻机的高精度运动控制。
通过优化算法参数，提高系统的动态性能和稳定性。
2. FPGA编程实现FPGA的编程实现是本设计的关键技术之一。
通过硬件描述语言（HDL）对FPGA进行编程，实现运动控制器的各项功能。
在编程过程中，需充分考虑FPGA的资源利用率和时序约束，以确保系统的稳定性和性能。
3. 通信接口设计本设计支持多种通信接口，如USB、Ethernet等，以实现与上位机的数据传输和命令交互。
通过优化通信协议，提高数据传输的速度和可靠性。
四、实验与分析为了验证本设计的有效性，我们进行了详细的实验和分析。
实验结果表明，基于FPGA的32位运动控制器具有高精度、高速度、高稳定性的特点，能够满足复杂的雕刻任务需求。
与传统的运动控制器相比，本设计在性能和稳定性方面具有明显的优势。
五、结论与展望本文提出了一种基于FPGA的32位运动控制器设计方案，通过优化运动控制算法、FPGA编程实现以及通信接口设计等技术手段，实现了高精度、高速度、高稳定性的运动控制。
嵌入式系统-—基于32位微处理器与实时操作系统(1)
3.1 ARM简介
各ARM体系结构版本——V5
在V4版本的基础上，对现在指令的定义进行了 必要的修正，对V4版本的体系结构进行了扩展并 并增加了指令，具体如下：
▪改进了ARM/Thumb状态之间的切换效率； ▪E---增强型DSP指令集,包括全部算法操作和16 位乘法操作； ▪J----支持新的JAVA,提供字节代码执行的硬件 和优化软件加速功能。
在0.13µm工艺下最高性能可达到300MIPS （Dhrystone 2.1测试标准）；
集成了数据和指令Chche； 32位AMBA总线接口的MMU支持； 可在0.18µm、 0.15µm和0.13µm工艺的硅芯
片上实现。
编辑课件
3.1 ARM简介
ARM9E ARM10E
ARM926EJ-S：Jazelle 技术，有 MMU，可配置的数据和指令 Cache,TCM接口； ARM946E-S：可配置的数据和指 令Cache及TCM; ARM966E-S：针对要求高性能和 低功耗的可预测的指令执行时间的 硬实时应用设计 ARM968E-S：最小、功耗最小 的 ARM9E系列处理器，针对嵌入 式实时应用设计；
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3.1 ARM简介
ARM体系结构
ARM体系结构的特点： ▪每条数据处理指令都对算术逻辑单元和移位器控 制，实现了ALU和移位器的最大利用； ▪地址自动增加和减少寻址模式，优化程序循环； ▪多寄存器装载和存储指令实现最大数据吞吐量; ▪所有指令的条件执行实现最快速的代码执行。
编辑课件
3.1 ARM简介
Intel系列 StrongARM：ARMv4体系 XScale：ARMv5TE体系，增 加MMX指令
StrongARM主要应用于手持设备和PDA， 5级流水线，具有独立的数据和指令Cache， 不支持Thumb指令集，目前已停产； XScale是目前Intel公司主推的高性能嵌 入式处理器，分通用处理器、网络处理器 和I/O处理器三类。其中通用处理器有 PXA25x、PXA26x、PXA27x三个系列， 被广泛应用于智能手机、PDA领域。
2903芯片
2903芯片2903芯片是一种高性能的系统芯片，广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍2903芯片的主要特点以及应用领域，并对其技术参数和性能进行详细解读。
2903芯片是由美国德州仪器（Texas Instruments）公司研发的一款32位RISC处理器，采用高效的超标量架构，能够支持多线程执行和并行计算，达到更高的性能和效率。
该芯片的主频可以达到1.5GHz以上，具备强大的计算能力和处理速度。
2903芯片还采用了先进的制造工艺，如7纳米工艺，使得其能够在较小的尺寸下集成更多的功能和计算单元。
同时，该芯片还采用了多层架构设计，具备高度可扩展性，能够满足不同应用场景中的需求。
该芯片在应用领域广泛，包括人工智能、无人驾驶、云计算、网络安全等。
在人工智能领域，2903芯片能够支持深度学习和神经网络模型的训练和推理，具备强大的图像处理和语音识别能力。
在无人驾驶领域，2903芯片能够实现高精度的感知和决策，提供更安全、可靠的自动驾驶功能。
在云计算领域，该芯片能够处理大规模的数据计算和存储，提供高速的数据传输和分析能力。
在网络安全领域，2903芯片能够实现高级加密和解密功能，保护机密信息的安全。
从技术参数和性能上来看，2903芯片具有很多优势。
首先，它采用了高效的超标量架构，能够实现多线程执行和并行计算，提高了计算效率。
其次，该芯片具备较高的主频和运行速度，能够满足高性能计算的需求。
此外，2903芯片还具备较低的功耗和散热量，能够降低设备的能耗和发热问题。
最后，该芯片还具备良好的可扩展性和兼容性，能够与其他设备和系统进行良好的集成和交互。
总之，2903芯片是一款高性能的系统芯片，具备强大的计算和处理能力，广泛应用于人工智能、无人驾驶、云计算和网络安全等领域。
其具有较高的主频、多线程执行和较低的功耗等特点，可以满足不同应用场景的需求。
未来，随着科技的发展和应用需求的增加，2903芯片有望在更多领域发挥重要作用，为人类创造更多便捷和智能的生活方式。
32位微处理器Pentium
32位微处理器Pentium
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⑤对常用指令采用硬件实现。
⑥采用分段和分页两级存储管理机制，使得存储 管理可靠快速。
⑦增强了信息传输准确性的检测能力和机器异常 事件的处理能力。
⑧为系统的扩展提供了很好的检测和测试能力。
32位微处理器Pentium
32位微处理器Pentium
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2.RISC
RISC体系的指令特征 ：精简指令集：包含了简单、 基本的指令，透过这些简单、基本的指令，就可 以组合成复杂指令。 同样长度的指令：每条指令 的长度都是相同的，可以在一个单独操作里完成。 单机器周期指令：大多数的指令都可以在一个机 器周期里完成，并且允许处理器在同一时间内执 行一系列的指令。
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2.CISC和RISC相结合的技术
CISC和RISC的比较
1用微代码。新设计的处理 器，只需增加较少的电晶体就可以执行同样的指令 集，也可以很快地编写新的指令集程式。 庞大的指 令集，可以减少编程所需要的代码行数。
CISC体系的优缺点： 优点：能够有效缩短新指令的 微代码设计时间，允许设计师实现CISC体系机器的 向上相容。微程序指令的格式与高阶语言相匹配， 因而编译器并不一定要重新编写。 缺点：指令集以 及晶片的设计比上一代产品更复杂，不同的指令， 需要不同的时钟周期来完成，执行较慢的指令，将 影响整台机器的执行效率。
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计算机流水线(Computer Pipeline)
把计算机的指令或操作分解成一系列可独立执行的 步，并将多条指令或多个操作的步，按流水线方式重叠 执行的一种工作方式。其特点是多条指令或多个操作并 行处理，虽然每条指令或每个操作的执行步骤并未减少， 但从整体看却加快了指令流进程，提高了整体处理速度。
32位微处理器的结构
15个NC/INC引脚,必须保持在非连接状态
Pentium微处理器的电气特性
以P54C为例
电源要求
所有Vcc输入都是3.3V 输入和输出都是3.3V的JEDEC标准电平，两者均 为TTL兼容的 CLK和PICCLK输入可允许接收5V的输入信号， 因而可以使用5V或3.3V的时钟驱动器
直流特性
Ü × ß Ï ¿ ² þ ¼
× Ö ¿ Æ ² ¿ ¼ þ ¡ µ · ã ² ¿ ¼ þ ¿ Æ × Ö ¼ ´ Ä æ Æ ÷é × Ó · ¼ ¨Æ ÷ ý · ³ ¨Æ ÷ Ë · ³ ¨Æ ÷ 80
µ Ö × ·É ú É ³ (UÁ ÷Ë ® Ï ß )
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1. 寄存器结构
指令指针IP 段寄存器CS,DS,SS,ES,FS,GS 通用寄存器EAX,EBX,ECX,EDX 变址寄存器ESI,EDI 指针寄存器EBP,ESP 标志寄存器FLAGS
31 EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI
16
15 8 7 AH BH CH DH AL BL CL DL
0 AX BX CX DX SP BP SI DI FLAGS
CR0
标志寄存器
2. 段寄存器和存储器分段 1MB的存储空间被分成段，每段64KB 段是可独立寻址的存储器部分 6个段寄存器：保存16位段基址 CS 代码段 SS 堆栈段 DS 数据段 ES 附加段 FS 数据段F GS数据段G
2.4 Pentium微处理器的内部结构
1. Pentium微处理器的外形和特性 1993年开始推出，共生产三代： •P5(Pentium 60/66) 0.8m, 5V电压 •P54C(Pentium 75/90/100/120/133/150/166/200), 0.6m, 3.8V电压 •P55C(Pentium MMX 166/200/233), 0.35m, 2.8V电压 集成度：310万晶体管/片
32位微处理器——Pentium
超标量流水线技术
超标量，就是一个处理器中有多条指令流水线 超标量， Pentium的一条流水线包含有： 的一条流水线包含有： 的一条流水线包含有
1. 2. 3. 4. 5.
指令预取级PF 指令预取级 首次译码级D1 首次译码级 二次译码级D2 二次译码级 执行级EX 执行级 回写级WB 回写级
两条流水线。 在Pentium中，采用 和V两条流水线。 中 采用U和 两条流水线 注意前提条件 注意前提条件
Pentium的浮点运算流水线包含 级 的浮点运算流水线包含8级 的浮点运算流水线包含
Pentium的超标量流水线的运行 的超标量流水线的运行
在U流水线中可以执行任何指令 流水线中可以执行任何指令 流水线中只能执行和U流水线当前执行 在V流水线中只能执行和 流水线当前执行 流水线中只能执行和 的指令符合配对规则的指令 配对规则： 配对规则：
32位微处理器— —Pentium
Pentium的先进技术
1. 2. 3. 4.
先进的体系结构 CISC和RISC相结合的技术 超标量流水线技术 先进的分支预测技术
先进的体系结构
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
内部总线是32位，但外部数据总线位64位 内部总线是 位 但外部数据总线位 位 设置了相互独立的代码Cache和数据 和数据Cache 设置了相互独立的代码 和数据 使用了两条指令流水线并行执行指令 内部集成了增强型浮点处理部件 对常用指令采用硬件实现 采用分段和分页两级存储管理机制， 采用分段和分页两级存储管理机制，页面大小可 调 增强了信息传输准确性的检测能力和机器异常事 件的处理能力 为系统的扩展提供了很好的检测和调试能力
1. 基本寄存器组
标志寄存器 :
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Ｒｅ ｓ ｅ ｒ ｖａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ３ ２ ｂｉ ｔ ｓ ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｌ ａ ｒ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｓ
翟召岳
（ 同济 大学 电子 与信 息工程 学院 ，上海 ２ ０ １ ８ ０ ４）
【 摘 要 】该保留站根据超标量处理器 中寄存器重命 名的原理，将从数据寄存器或 ＡＬ Ｕ 单元送来的数据临时存储在 保 留站
的数据位 ， ３两个数据位的数据都准备好 － ＂ 时 ，则发射存储在保 留站 中的指令给 Ａ Ｌ Ｕ单元进行运算 。文章的设计 中，增加 了从
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总第 １ ５卷 １ ７ １期
２ ０ １ ３ 年１ １ 月
大 众 科 技
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Ｖ０ Ｉ ． １ ５ ＮＯ． １１ Ｎｏ ｖ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ２ ０１ ３
基于 ３ ２位 超标 量处 理 器 的保 留站 设计
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１ 引言
在多发射处理器 中，为 了提高对后续指 令的处理速度 ， 引入 了保 留站，保留站将起到暂存数据 的作用，当数据准备 好时则发送至下一级的 Ａ Ｌ Ｕ单元 。本文设计了一种保 留站 ， 在该保 留站中增加了从 Ａ Ｌ Ｕ单元接受数据的结构 ，可 以判 断 所需的数据是否从 Ａ Ｌ Ｕ单元 中送来 。该保 留站使用 Ｖ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｇ
Ｈ Ｄ Ｌ进 行 了 Ｒ Ｔ Ｌ级 的描 述 ，并 用 Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ Ｓ ｉ ｍ进 行 了 仿真 ，通 过
实现进行探讨 。
双发射 处理器即每个时钟周期发射两条 指令 。本文设计 的双发射 处理器 采用 ｔ ｏ ｍ ａ ｓ ｕ ｌ ｏ 算法与 重排序 缓存 （ Ｒ Ｏ Ｂ ） ，
ＡＬ Ｕ单元接 受数据的结构 ， 使 保 留站可 以判 断数据 的来源 ，以及 是否使 用 ＡＬ Ｉ Ｊ 单元送来的数 据。＂ ３ － Ａ Ｌ ｕ 单元运算 完成 时，数 据可以在 下一 个时钟周期前送至对应的保 留站 。与从 重排序缓存 （ Ｒ Ｏ Ｂ）中读取数据相 比较 ，这将减少保 留站 获取数据 的时间。