微处理器中分支处理技术的开发与研究

发布时间：2022-01-13 20:52

　　现代微处理器普遍采用流水线、超级流水线、超标量流水线等技术来提高指令并行度,但指令流中的分支指令往往造成流水线效率损失,影响其性能的发挥。论文研究内容基于企业研发的一款双核通信处理SOC芯片中32位嵌入式精简指令集微处理器,本人在项目中负责此微处理器中流水线优化工作和分支处理单元的设计。本文所设计的分支处理单元采用了一种分支折叠和分支预测技术并用的分支处理策略,它能有效解决分支指令给流水线造成的阻塞。分支折叠能够将部分分支指令在调入指令执行阶段之前清除出指令流水线;基于条件码的静态分支预测方法有效地利用了体系结构中指令集特点,在实现低分支处理机制复杂度的同时也能获得较高的分支预测效率。本文在完成了此微处理器中分支处理单元各模块的设计之后,建立了相关验证环境,仔细编写验证计划和测试程序,进行了高覆盖率的系统功能验证,逐步检验各个模块功能及系统工作。采用0.18μm标准单元库的后端设计即将结束,准备流片,主频达到266MHZ。对研究结果进行了总结表明,所设计的分支处理单元能切实有效地提高微处理器中流水线效率。 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

指令的流水线处理现代微处理器在采用流水线结构的基础上，还采用超标量（superscale）结构

图 2.7 分支目标地址小结以上我们主要了解了分支指令对流水线性能的影响，探讨了分支处理技术特别是几种分支预测方案的实现原理以及分支目标地址计算机制。分支处理技术的研究工作随着现代处理器对性能要求的不断提升显得越来越重要。

个位置迅速被分派入执行单元。不过总的来说，这种竞争情况在微处理器工作过程中通常可以忽略不计的。如图3.6右边两列表示出了分支指令竞争条件，指令A、B同时被送入指令序列，其中指令A为可折叠分支指令。接下来的时钟周期中，指令分派单元将指令调入执行单元，包括分支指令A（它来不及在指令序列中被折叠掉），我们可以在下面的指令完成序列中看到它。图3.6 分支折叠3.5.2 分支折叠的实现这里我们在取指令阶段提前对分支指令解码，通过提前分析条件分支指令的方法来获得分支指令零执行周期的性能提升。无条件分支指令和条件码已经解决的条件分支指令可以不进入指令流水线而被折叠掉。指令折叠实现方法有很多种，传?

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3587126