支持仿真/调试的指令派发部件设计与实现
发布时间：2020-12-27 02:39
数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）作为电子系统的核心，已经广泛应用到了航天、航空、雷达、通信、家用电器等各个领域。随着对DSP信号采集和处理的速度及数据量的要求越来越高，DSP集成复杂度也日益增加，使得片上调试变的越来越困难。如何通过片上调试系统提高芯片的开发效率和应用质量，也成为DSP研制必须考虑的问题。YHFT-Matrix处理器是国防科技大学自主研制的一款面向软基站的高性能32位浮点向量DSP。主频500MHz，采用超长指令字（VLIW）结构，16/32位可变长指令集，最多可并行发射十条指令。本文针对YHFT-Matrix处理器中支持仿真/调试功能的指令派发部件的设计和优化展开研究，主要工作和创新点包括：1、在深入分析YHFT-Matrix体系结构、指令集格式和流水线特性的基础上，完成了YHFT-Matrix处理器指令派发部件的设计和优化。该设计支持跨边界和旁路取指技术，支持最大十发射的16/32位混合指令的派发。2、提出了一种新型的并行派发方法，减小了指令派发给处理器带来的时序瓶颈。3、根据YHFT-Matrix存储资源、指令格式和指令...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 YHFT-Matrix DSP 概述
1.1.2 YHFT-Matrix 指令派发部件
1.1.3 YHFT-Matrix 仿真/调试机制
1.2 指令派发相关技术研究
1.2.1 高性能 DSP 体系结构特征
1.2.2 与指令派发相关的先进 DSP 技术
1.3 仿真/调试相关技术研究
1.3.1 仿真/调试技术概述
1.3.2 调试技术的相关研究
1.4 课题主要研究的内容、目的及意义
1.5 论文的组织结构
第二章 YHFT-Matrix体系结构与调试方案
2.1 YHFT-Matrix 总体结构
2.2 YHFT-Matrix 指令集
2.2.1 指令格式
2.2.2 执行包和取指包
2.3 YHFT-Matrix 指令控制流水线
2.3.1 基本指令流水线
2.3.2 分支延迟槽
2.4 YHFT-Matrix 调试方案
2.4.1 仿真/调试准则
2.4.2 基于 JTAG 的仿真/调试方案
2.4.3 YHFT-Matrix 仿真/调试机制
2.5 本章小结
第三章 指令派发部件设计与优化
3.1 派发部件的概要分析
3.1.1 指令派发部件概述
3.1.2 指令派发的编译器支持
3.1.3 指令派发部件总体结构
3.2 派发缓冲队列
3.2.1 缓冲队列自移位
3.2.2 顺序执行包移位
3.2.3 分支执行包移位
3.2.4 旁路取指包移位
3.3 指令的并行派发
3.3.1 并行信息分析
3.3.2 候选指令选择
3.2.3 最终指令派发
3.4 验证与综合
3.4.1 功能验证
3.4.2 逻辑综合与性能分析
3.5 本章小结
第四章 基于 JTAG 的仿真/调试部件的设计
4.1 JTAG 相关设计
4.1.1 JTAG 测试访问端口
4.1.2 TAP 控制器
4.1.3 指令寄存器
4.1.4 仿真控制寄存器
4.2 硬件调试结构
4.2.1 资源访问
4.2.2 流水线控制
4.2.3 事件统计
4.3 验证与测试
Sim 验证"> 4.3.1 NCSim 验证
4.3.2 FPGA 验证
4.3.3 芯片测试
4.4 本章小结
第五章 指令派发部件的流水线调试支持
5.1 软件断点的实现原理
5.2 指令派发对 ET 的硬件支持
5.2.1 缓冲队列的生成
5.2.2 断点的检测
5.2.3 断点的恢复
5.3 流水线中的软件断点
5.3.1 软件断点的设置
5.3.2 软件断点的取消
5.3.3 软件断点的恢复
5.4 本章小结
第六章 总结及工作展望
6.1 论文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]可重用片上仿真调试协议结构[J]. 刘蓬侠. 微电子学与计算机. 2011(02)
[2]基于JTAG接口的DSP内嵌调试器设计[J]. 周磊,毛志刚. 信息技术. 2008(05)
[3]一种提高同时多线程VLIW处理器中取指单元吞吐率的方法[J]. 万江华,陈书明. 计算机工程与科学. 2007(06)
[4]基于JTAG标准的处理器片上调试的分析和实现[J]. 金辉,华斯亮,张铁军,侯朝焕. 微电子学与计算机. 2007(06)
博士论文
[1]嵌入式多核处理器在线追踪调试与错误检测关键技术研究[D]. 扈啸.国防科学技术大学 2007
[2]基于超长指令字处理器的同时多线程关键技术研究[D]. 万江华.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]嵌入式SoC可调试设计的研究[D]. 王玥.浙江大学 2007
本文编号：2940940
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 YHFT-Matrix DSP 概述
1.1.2 YHFT-Matrix 指令派发部件
1.1.3 YHFT-Matrix 仿真/调试机制
1.2 指令派发相关技术研究
1.2.1 高性能 DSP 体系结构特征
1.2.2 与指令派发相关的先进 DSP 技术
1.3 仿真/调试相关技术研究
1.3.1 仿真/调试技术概述
1.3.2 调试技术的相关研究
1.4 课题主要研究的内容、目的及意义
1.5 论文的组织结构
第二章 YHFT-Matrix体系结构与调试方案
2.1 YHFT-Matrix 总体结构
2.2 YHFT-Matrix 指令集
2.2.1 指令格式
2.2.2 执行包和取指包
2.3 YHFT-Matrix 指令控制流水线
2.3.1 基本指令流水线
2.3.2 分支延迟槽
2.4 YHFT-Matrix 调试方案
2.4.1 仿真/调试准则
2.4.2 基于 JTAG 的仿真/调试方案
2.4.3 YHFT-Matrix 仿真/调试机制
2.5 本章小结
第三章 指令派发部件设计与优化
3.1 派发部件的概要分析
3.1.1 指令派发部件概述
3.1.2 指令派发的编译器支持
3.1.3 指令派发部件总体结构
3.2 派发缓冲队列
3.2.1 缓冲队列自移位
3.2.2 顺序执行包移位
3.2.3 分支执行包移位
3.2.4 旁路取指包移位
3.3 指令的并行派发
3.3.1 并行信息分析
3.3.2 候选指令选择
3.2.3 最终指令派发
3.4 验证与综合
3.4.1 功能验证
3.4.2 逻辑综合与性能分析
3.5 本章小结
第四章 基于 JTAG 的仿真/调试部件的设计
4.1 JTAG 相关设计
4.1.1 JTAG 测试访问端口
4.1.2 TAP 控制器
4.1.3 指令寄存器
4.1.4 仿真控制寄存器
4.2 硬件调试结构
4.2.1 资源访问
4.2.2 流水线控制
4.2.3 事件统计
4.3 验证与测试
Sim 验证"> 4.3.1 NCSim 验证
4.3.2 FPGA 验证
4.3.3 芯片测试
4.4 本章小结
第五章 指令派发部件的流水线调试支持
5.1 软件断点的实现原理
5.2 指令派发对 ET 的硬件支持
5.2.1 缓冲队列的生成
5.2.2 断点的检测
5.2.3 断点的恢复
5.3 流水线中的软件断点
5.3.1 软件断点的设置
5.3.2 软件断点的取消
5.3.3 软件断点的恢复
5.4 本章小结
第六章 总结及工作展望
6.1 论文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]可重用片上仿真调试协议结构[J]. 刘蓬侠. 微电子学与计算机. 2011(02)
[2]基于JTAG接口的DSP内嵌调试器设计[J]. 周磊,毛志刚. 信息技术. 2008(05)
[3]一种提高同时多线程VLIW处理器中取指单元吞吐率的方法[J]. 万江华,陈书明. 计算机工程与科学. 2007(06)
[4]基于JTAG标准的处理器片上调试的分析和实现[J]. 金辉,华斯亮,张铁军,侯朝焕. 微电子学与计算机. 2007(06)
博士论文
[1]嵌入式多核处理器在线追踪调试与错误检测关键技术研究[D]. 扈啸.国防科学技术大学 2007
[2]基于超长指令字处理器的同时多线程关键技术研究[D]. 万江华.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]嵌入式SoC可调试设计的研究[D]. 王玥.浙江大学 2007
本文编号：2940940
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