HOPE-MIPS流水线功能段的设计

发布时间：2023-04-02 22:15

　　作为现代CPU技术中具有重要地位的流水线技术,在处理器的各项性能发展上起着关键的作用。不断发展的流水线技术,也推动了处理器的阶段性发展。流水线技术在国外的一些大的垄断公司中保持着领先水平的发展,而在我国,处理器的流水线技术还处在一个学习并发展的阶段。所以,我们这次对流水线研究和应用的意义就在于此。 此次的开发设计是在学习研究了Mips处理器之后,自行开发设计Hope-Mips流水线的功能段并用软件对其进行模拟。Hope-Mips拥有简单的功能模拟器,同时具备模拟超标量微处理器体系结构的乱序性能模拟器,其乱序模拟器支持动态指令调度、指令乱序执行、分支预测等。本论文论述了流水线处理器的概念和存在的问题,以及此次参与设计开发的Hope-Mips仿真器中整个流水线操作段的设计。整个流水线共分为Fetch、Dispatch、Issue&Execute、Write back、Commit五段,论文中有详细描述。

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外相关研究综述
        1.2.1 处理器的相关知识
        1.2.2 我国CPU 的发展
        1.2.3 国外主流CPU 的发展
    1.3 论文研究的内容
        1.3.1 论文研究的任务
        1.3.2 论文组织结构
第二章 MIPS CPU 介绍
    2.1 MIPS 公司及产品线
    2.2 MIPS 处理器基本结构
    2.3 MIPS 流水线
    2.4 运行模式
    2.5 异常和中断
    2.6 本章小结
第三章 流水线技术介绍
    3.1 流水线的基本概念
        3.1.1 流水可以看成重叠的延伸
        3.1.2 流水线的分类
        3.1.3 流水线性能的主要指标
    3.2 流水机器的相关处理和控制机构
    3.3 流水线主要相关技术及应用
        3.3.1 RISC 的定义与特点
        3.3.2 RISC 与CISC 的比较
        3.3.3 寄存器的介绍
        3.3.4 RISC 中的流水技术
        3.3.5 乱序执行技术
        3.3.6 分枝预测和推测执行技术
        3.3.7 流水技术在CISC Pentium 系列微处理器中的实现
        3.3.8 P6 芯片中的流水技术
    3.4 流水线操作段概述
        3.4.1 流水线的实现技术
        3.4.2 流水线操作的分段
        3.4.3 流水线操作分段的举例
    3.5 本章小结
第四章 Hope-Mips 仿真器的流水段设计
    4.1 Hope-Mips 仿真器流水段功能总体概述
    4.2 Fetch 段
        4.2.1 Fetch 段概述
        4.2.2 Fetch 段的算法分析
        4.2.3 分支预测
    4.3 Dispatch 段
        4.3.1 Dispatch 段概述
        4.3.2 Dispatch 段的算法分析
        4.3.3 分支预测失败的恢复
        4.3.4 Load/Store 指令的乱序执行
    4.4 Issue&Execute 段
        4.4.1 Issue&Execute 段概述
        4.4.2 Issue&Execute 段的算法分析
    4.5 WriteBack 段
        4.5.1 WriteBack 段概述
        4.5.2 WriteBack 段的算法分析
    4.6 Commit 段
        4.6.1 Commit 段概述
        4.6.2 Commit 段的算法分析
    4.7 测试中的相关问题及处理
        4.7.1 结构相关及其处理
        4.7.2 数据相关及其处理
    4.8 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的科研项目



本文编号：3780068