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基于TTA可配置处理器的指令集仿真器及集成开发环境的设计

作　者: 邸强
导　师: 郭炜
学　校: 天津大学
专　业: 软件工程
关键词: 可配置可扩展处理器传输触发体系结构(TTA) 集成开发环境指令集仿真器
分类号: TP337
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 23次
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内容摘要

随着集成电路技术的不断发展,片上系统在嵌入式领域发挥着越来越重要的作用。传统的以专用集成电路为核心的设计方法开发周期过长,无法满足用户需求。基于传输触发体系结构(Transport Triggered Architecture, TTA)的可配置可扩展处理器可以快速而有效的根据实际需求实现架构定制,使其满足嵌入式处理器在性能、芯片面积、上市时间和功耗等方面的要求。本文根据可配置可扩展处理器T*CORE的特点,设计了一个软硬件协同设计集成开发环境。通过该环境,设计者可以快速完成处理器架构的定制以及重定向,利用架构描述文件和操作描述文件实现指令集仿真器的快速生成。整个开发环境是集设计、仿真、评估和优化为一体的工具集,包括了处理器体系结构定制、寄存器编码和高层次仿真建模等功能,协助设计者完成设计空间探测过程,在备选架构中找到最优的处理器架构。由于嵌入式处理器的开发受到多方面的限制,为了快速而有效的根据市场需求定制处理器,需要在候选的处理器架构中进行设计空间探测,进而得到最优架构。在对每个候选架构进行评估时,都需要对其进行指令集仿真。T*CORE处理器架构的高度灵活性增加了其指令集仿真器的复杂度与难度。针对这一问题,本文提出了一种基于体系结构描述的可重定向的指令集仿真器快速生成方法。该方法将面向对象技术与SystemC仿真技术相结合,实现了周期精确位精确的T*CORE指令集仿真器。最后通过实验测试,验证了仿真器快速生成方法的正确性和有效性。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 引言  7-9
  1.2 可配置可扩展处理器的研究现状  9-10
  1.3 本文主要研究工作  10
  1.4 论文结构  10-12
第二章背景和相关工作  12-20
  2.1 引言  12
  2.2 指令级并行  12-13
    2.2.1 超长指令字技术  12-13
    2.2.2 指令调度  13
  2.3 传输触发体系结构  13-15
  2.4 基于TTA 的相关研究  15-16
    2.4.1 MOVE framework  15
    2.4.2 TCE  15-16
  2.5 T*CORE 处理器  16-19
    2.5.1 T*CORE 处理器架构  16-17
    2.5.2 T*CORE 处理器的指令格式  17-18
    2.5.3 T*CORE 处理器的流水线结构  18-19
  2.6 本章小结  19-20
第三章面向TTA 架构的软硬件协同设计方法学的研究  20-25
  3.1 引言  20
  3.2 系统描述  20-22
    3.2.1 硬件描述语言及其局限性  21
    3.2.2 体系结构描述语言及其局限性  21
    3.2.3 基于TTA 的处理器架构描述  21-22
  3.3 系统设计  22-23
  3.4 仿真与验证  23
  3.5 系统综合  23-24
  3.6 本章小结  24-25
第四章 T*CORE 处理器集成开发环境的设计  25-37
  4.1 引言  25-26
  4.2 开发环境的功能划分  26-28
    4.2.1 系统设计阶段  26-28
    4.2.2 仿真分析阶段  28
  4.3 开发环境的设计与实现  28-35
    4.3.1 总体设计  28-29
    4.3.2 图形化架构编辑环境  29-30
    4.3.3 自定义功能单元设计  30-31
    4.3.4 架构信息存储模块  31-34
    4.3.5 T*CORE 解析器的设计  34-35
  4.4 本章小结  35-37
第五章指令集仿真器建模及其快速生成方法  37-50
  5.1 引言  37
  5.2 指令集仿真器模型框架  37-39
  5.3 处理器状态模型  39
  5.4 指令集仿真器的自动建模方法  39-44
    5.4.1 指令集仿真器的构造流程  39-40
    5.4.2 可重构的指令集仿真器的框架结构  40-41
    5.4.3 指令集仿真器的核心程序  41-42
    5.4.4 性能统计信息  42-44
  5.5 实验验证与分析  44-49
    5.5.1 成本节约分析  44-45
    5.5.2 功能验证与性能评估  45-49
  5.6 本章小结  49-50
第六章总结与展望  50-52
  6.1 本文工作总结  50
  6.2 未来工作展望  50-52
参考文献  52-55
发表论文和科研情况说明  55-56
致谢  56

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