基于异步映射的流水线替换策略研究

发布时间：2023-02-01 16:56

　　随着对于速度和功耗的要求越来越高,高性能微处理器设计变得越来越复杂。例如,Intel的Itanium2处理器使用了2.2亿个晶体管,包括11个功能部件,能够同时发射和提交6条指令。工作负载也在不停地变化,从早期以科学计算为主到今天个人桌面应用、服务器事务处理、电子商务应用和各种嵌入式应用并存。为了保持市场竞争力,功耗、速度和成本成为微处理器设计的核心要素。 在这种背景下,基于全局时钟的同步电路遇到了前所未有的严峻挑战,其先天的技术特点使得其在速度和功耗的改进上的空间越来越小。相反地,异步电路具有低功耗、高性能等一系列相比同步电路的优势,但其极大的设计复杂度和异步资源的稀缺性严重影响了异步电路的设计和推广。 本文以同步和异步设计相结合的思路,以流水线作为切入点和研究方向,提出了基于异步映射的异步流水线设计方法。它通过控制结构替换,将同步流水线的时钟替换成异步控制的握手信号,流水线的其他部分保持不变,从而在提高性能和降低功耗的基础上降低了异步流水线设计的难度。本文主要的创新和贡献之处包括: 1.提出了用于异步映射的自控式单元,然后提出基于自控式单元的流水线模型... 

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

Intel微处理器时钟频率的增长趋势

Intel微处理器功耗的增长趋势

利用异步握手机制实现同步流水线

【参考文献】：
期刊论文
[1]32位嵌入式CPU中系统控制协处理器的设计与实现[J]. 金钊.  电子设计应用. 2006(10)
[2]电子科技大学学报(社科版)投稿须知[J].   电子科技大学学报(社科版). 2006(03)
[3]异步处理器设计中的关键技术研究[J]. 高玲,祝翔,李鸥.  微计算机信息. 2006(08)
[4]一种32位全定制高速乘法器设计[J]. 王田,陈健,付宇卓.  小型微型计算机系统. 2005(02)
[5]异步电路验证算法[J]. 茅剑锋,赵千川.  计算机学报. 2004(01)

博士论文
[1]异步嵌入式微处理器设计与分析关键技术研究[D]. 王蕾.国防科学技术大学 2006

硕士论文
[1]异步处理器的研究与设计[D]. 彭瑞华.上海交通大学 2007



本文编号：3734315