优化流水线实现面向医疗
文献类型：学位论文
| 作者 | 章其富 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2011-05-16 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张耀辉 |
| 关键词 | 嵌入式微处理器 优化流水线 ARMv4指令集 流水线控制逻辑 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 中文摘要 | 近年来嵌入式微处理器发展迅速，在穿戴式医疗设备上的应用也越来越广，而穿戴式医疗设备是电池供电的，为使电池能够支撑更长的时间，要求嵌入式微处理器向低功耗方向发展。为满足微处理器在穿戴式医疗设备上的应用需求，本论文设计了32位嵌入式微处理器，其指令集系统兼容于ARMv4指令集，并通过优化5级流水线提高微处理器性能，降低功耗。 不同指令在5级流水线每一级的执行时间不同，微处理器系统时钟频率决定于最长的执行时间。降低最长执行时间，能有效地提高微处理器性能。本论文深入分析了ARMv4指令集，将具有长执行时间的特殊指令分解为多周期执行，从而匹配其他指令的执行时间，提高系统时钟频率，提高微处理器性能；将微处理器的通用寄存器设计为规范的寄存器组形式，合理安排寄存器组读写端口数，降低微处理器的功耗。 加长流水线深度、增加指令执行周期能有效地提高微处理器性能，但伴随而来的是流水线控制逻辑设计难度提高。针对这种情况，本文提出了一种系统化流水线控制逻辑设计方法，其利用了指令流水线执行的本质特点，即指令在流水线中是否执行下一级流水线。该方法对流水线深度不敏感，每一级流水线的控制逻辑结构类似，适用于高深度、最优深度流水线设计，解决了流水线控制逻辑的设计难度。 在SMIC 0.18微米工艺条件下，本文设计的微处理器综合仿真系统时钟频率达到100MHz，面积为6.12mm2，平均功耗为0.21mW/MHz。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-09-10 |
| 源URL | [http://58.210.77.100/handle/332007/699]  |
| 专题 | 苏州纳米技术与纳米仿生研究所_系统集成与IC设计部_张耀辉团队 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 章其富. 优化流水线实现面向医疗[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
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