高性能、时钟精确C67X DSP指令模拟技术研究

发布时间：2020-06-06 00:53

【摘要】：DSP是一类解决计算密集型问题的高性能处理器,被广泛地应用到嵌入式系统的诸多领域,例如音视频编解码、图像分析与处理等。随着技术的发展,DSP硬件结构、指令集和流水线的复杂度不断提升,导致研制高精确高性能DSP模拟平台的难度不断增大。本文集中探讨了针对TMS320C67X系列VLIW架构流水线的模拟策略,以及实现中的性能优化技术。本文首先从VLIW架构特性出发,针对延迟槽模拟、流水线停顿模拟等流水线顺序模型的缺陷进行分析,然后选用流水线倒序模型,并以此为基础对流水线进行精确模拟。流水线倒序模型按照逆序对流水线各阶段进行串行化模拟,即先模拟指令执行阶段,后模拟指令获取阶段的方式,以此解决顺序模型的缺陷,提高流水线模拟精度。进而,分析了流水线模型中存在的性能瓶颈,提出采用指令译码缓存和指令执行信息环形队列技术进行性能优化。在此基础上,以优化后的流水线倒序模型为核心,设计实现了一个C67X指令模拟实验平台TIC67Xsim,具有：指令模拟、内存模拟、寄存器模拟、目标文件加载等功能。本文实验选用Whetstone Benchmark、Dhrystone Benchmark和切比雪夫低通数字滤波器算法作为实验模拟平台测试用例。实验结果表明,本文论述的实验模拟平台能够正确模拟C67X指令集,并具有较高性能,可作为验证应用程序、扩展自定义功能的实验模拟平台。
【图文】：

模拟技术,解释型

第2章相关工作介绍2.1指令集模拟技术研究分析2.1.1指令集模拟技术发展现状指令集模拟技术主要分为两类，解释型模拟技术和编译型模拟技术。为了结合解释型模拟技术通用性强的特性以及传统编译型模拟技术的性能优势，体系结构研究者提出了诸多技术，，例如即时缓存编译模拟技术和指令集编译模拟技术。l)解释型模拟技术(Interpretation一Based155)[”]解释型模拟技术的执行过程如图2.1所示:主体是取指、译码、执行的循环结构。译码过程最为关键，它将被模拟的目标指令转换成宿主机可执行函数或语句。解释型模拟技术工作流程保证较高仿真精确度，但是译码的复杂导致运行速度很‘漫。

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浙江人学硕}学位论文第2章相关一[作介绍静态编译模拟技术【‘“]将应用程序的译码移到了编译时进行，如图2.2所示，目标应用程序的二进制码编译为模拟器可执行运行的程序，然后生成宿主机的二进制码，并最终运行于宿主机土。目标文件一进制码编译器DECODED程序代码生成器宿主机应用程序一进制码......................图2.2编泽型模拟技术示意图该技术的限制主要在于运行的程序代码必须要是静态的，需要加载动态链接库的应用程序无法进行模拟，这局限了静态编译模拟技术的使用。动态编译模拟技术l’71则是将解释型模拟技术和静态编译模拟技术作了有效的结合，_〔作流程如图2.3所示，关键点是在运行过程中将已经译码过的指令存储在缓存中
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.1

【参考文献】