可重定向的专用指令集处理器（ASIP）仿真评估方法研究

发布时间：2020-06-19 19:38

【摘要】：专用指令集处理器(ASIP)是以应用为中心、以传统的指令集体系结构(ISA)为设计基础，通过并行处理、添加专用硬件和定制存储结构等手段，适应具体应用对功能、成本、功耗、可靠性等多方面严格要求的定制处理器。ASIP在灵活性和性能方面都有相当的优势，但还无法得到广泛的应用，主要因为目前还没有一套完整的适应于ASIP的设计方法和工具集。本文对ASIP设计方法学中亟待解决的关键问题——系统级仿真与评估理论和技术——进行了系统深入的研究，主要的工作与贡献如下： (1)可重定向仿真方法研究。针对可重定向ASIP仿真的需求，以及ASIP的体系结构特征，本文提出了一种ASIP的描述模型xpMODEL及双引擎仿真方法。xpMODEL是一个具有三层架构的ASIP仿真模型，该模型以指令为核心，在支持ASIP的复杂流水机制、多层次并行、专有硬件等特点的同时，能够保证体系结构层精确的仿真。根据xpMODEL的三层架构，双引擎仿真器对指令的行为和微结构的操作进行仿真，并利用ASAP的策略控制xpMODEL中指令的调度与操作时序的仿真，从而实现了仿真器的可重定向性。基于xpMODEL的可重定向仿真技术在支持仿真的精度、支持体系结构的复杂度和可重定向实现的复杂度方面都优于现有可重定向仿真技术，具有广阔的应用前景。 (2)系统级功耗评估模型的研究。基于可重定向ASIP仿真的三个主要层次，提出并实现了以指令级功耗模型、平均部件功耗模型和输入敏感部件功耗模型综合构成的ASIP系统级功耗模型，同时给出了基于此模型的功耗评估的方法。该评估模型评估速度快、精度高，是“自顶向下”的ASIP设计流程中低功耗设计和应用优化的必不可少的手段。在系统级功耗模型的建模过程中，我们还提出了一系列建模方法：通过修正部件结构信息模型对运算部件进行建模；提出了基于熵平均部件功耗模型分析方法；提出了基于流水线状态的指令级功耗建模方法。这些方法不仅适用于功耗模型的建立，对于系统级评估模型的建立，也有重要的参考价值。 (3)ASIP多指标评估模型研究。设计空间搜索过程中ASIP的设计者需要综合考虑备选设计方案的各项评估指标，随着ASIP的复杂度的不断提高以及设计需求的不断增多，多指标评估中的不确定因素逐步增多，传统的多指标评估
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP332
【图文】：

ASPI中更常用的并行处理技术是功能级的并行。功能级的并行处理一般有三个层次:指令级、线程级和处理单元级(PE级)。指令级并行最基本的手段是流水线，典型的处理器指令流水线如图2一2所示。图2一2处理器指令流水线示例

第二章可重定向仿真技术研究现状图2一AISIP中并行技术的分类数据级并行中的向量并行和511讨D主要应用于一些特定的数值计算领域，例如:数字滤波器、向量和矩阵运算。数据级并行技术已经被一些ASPI所采用，例如德州仪器的C6X系列【51和飞利浦的Trimediaporeessor[7]。位级的并行性主要依赖于应用中的数据类型和操作，用于网络应用中包头的CRC域计算的指令就是这方面的例子。如果没有位操作指令的话，这类计算将需要大量的指令序列才能够完成。ASPI中更常用的并行处理技术是功能级的并行。功能级的并行处理一般有三个层次:指令级、线程级和处理单元级(PE级)。指令级并行最基本的手段是流水线，典型的处理器指令流水线如图2一2所示。图2一2处理器指令流水线示例

【引证文献】

相关期刊论文 前1条

1 李曦;仲力;高妍妍;;周期精确ASIP仿真器生成环境的研究[J];计算机仿真;2008年05期

相关硕士学位论文 前2条

1 何涛;复杂数字信号处理算法实现方法研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 李双飞;适用于MIMO-OFDM的ASIP的设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年

本文编号：2721253