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RISC-V指令集架构研究综述 被引量:35
1
作者 刘畅 武延军 +1 位作者 吴敬征 赵琛 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期3992-4024,共33页
指令集作为软硬件之间的接口规范,是信息技术生态的起始原点.RISC-V是计算机体系结构走向开放的必然产物,其出现为系统研究领域带来了新的思路,即系统软件问题的研究深度可以进一步向下延伸至指令集架构,从而拓展甚至颠覆软件领域的“... 指令集作为软硬件之间的接口规范,是信息技术生态的起始原点.RISC-V是计算机体系结构走向开放的必然产物,其出现为系统研究领域带来了新的思路,即系统软件问题的研究深度可以进一步向下延伸至指令集架构,从而拓展甚至颠覆软件领域的“全栈”概念.对近年来RISC-V指令集架构相关的研究成果进行了综述.首先介绍了RISC-V指令集的发展现状,指出开展RISC-V研究应重点关注的指令集范围.然后分析了RISC-V处理器设计要点和适用范围.同时,围绕RISC-V系统设计问题,从指令集、功能实现、性能提升、安全策略这4个方面,论述了RISC-V处理器基本的研究思路,并分析了近年来的研究成果.最后借助具体的研究案例,阐述了RISC-V在领域应用的价值,并展望了RISC-V架构后续研究的可能切入点和未来发展方向. 展开更多
关键词 risc-V 架构设计 处理器 性能优化 系统安全
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32位嵌入式RISC微处理器的设计 被引量:9
2
作者 张盛兵 樊晓桠 高德远 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2000年第6期758-763,共6页
NRS4000微处理器是西北工业大学航空微电子中心设计的32位嵌入式RISC微处理器,在指令系统级与Intel的80960KA完全兼容,具有自主版权,规模约30万等效门.在微体系结构上采用了RISC核心结构,提出了一种基于核心RISC微操作的设计方案... NRS4000微处理器是西北工业大学航空微电子中心设计的32位嵌入式RISC微处理器,在指令系统级与Intel的80960KA完全兼容,具有自主版权,规模约30万等效门.在微体系结构上采用了RISC核心结构,提出了一种基于核心RISC微操作的设计方案,具有简单、通用、灵活的特征,而且为处理器开发更细粒度的并行性提供可能.结合多执行部件、流水执行和乱序执行等先进技术,使得NRS4000既实现了与80960KA的指令系统兼容,又在微体系结构上具有很好的可扩展性.着重讨论了它的RISC核心结构的设计思想和设计实现.NRS4000微处理器的设计采用MentorGraphics工具,用VHDL语言描述、模拟和综合. 展开更多
关键词 微处理器 体系结构 微操作 流水线 risc 设计
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五级流水线RISC-V处理器的研究与性能优化 被引量:7
3
作者 李介民 张善从 《微电子学与计算机》 2022年第3期78-85,共8页
国内基于RISC-V指令集的嵌入式处理器的研究在近几年内得到了快速发展.在性能评估研究上多集中于2-3级流水的小规模、低功耗处理器,针对5级流水架构处理器的性能量化研究较少.针对该问题,在传统5级顺序流水架构的基础上,分别从RISC-V指... 国内基于RISC-V指令集的嵌入式处理器的研究在近几年内得到了快速发展.在性能评估研究上多集中于2-3级流水的小规模、低功耗处理器,针对5级流水架构处理器的性能量化研究较少.针对该问题,在传统5级顺序流水架构的基础上,分别从RISC-V指令预测、流水线机制、乘除法算法、存储架构等方面分析处理器优化的策略.针对不同策略优化的处理器以AHB片上互联、APB桥接的方案实现外部模块的搭载.在FPGA上完成软硬件协同仿真验证,并在Xilinx的XC7K325T开发板上运行性能评估测试程序CoreMark,依据运行结果着重分析不同静态预测算法、不同周期乘除法运算、外挂存储的容量与设计等因素对处理器的影响.最终实现的处理器基于RV32IMZicsr架构,采用了半静态预测(资源优化)、流水线检测转发机制(处理优化)、短周期乘除法(计算优化)、最优存储架构(取指与访存优化)等性能优化策略.CoreMark跑分达到3.06 CoreMark/MHz. 展开更多
关键词 risc-V 5级流水线 性能 CoreMark 存储架构 AHB
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网络处理器——下一代网络发展的核心技术 被引量:6
4
作者 范荣真 沈凤池 +1 位作者 杨东勇 陈雪江 《中国有线电视》 北大核心 2003年第16期16-18,共3页
阐述了网络处理器的概念及其产生的技术背景 ,并给出了网络处理器的基本结构 ,同时指出其优点。
关键词 网络处理器 下一代网络 ASIC VLIW risc 结构
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基于SPARC结构的RISC系统设计技术 被引量:5
5
作者 时晨 于伦政 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2002年第11期52-54,共3页
文章首先介绍了国内外RISC系统的研究现状,指出SPARC体系结构已成为航天RISC系统设计的基础。并着重说明了SPARC系统的发展现状及其体现出的RISC设计思想,最后强调了改进体系结构的重要性和意义。
关键词 SPARC结构 risc系统 设计 微处理器 计算机 体系结构
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基于RISC-V的嵌入式多指令集处理器设计及实现 被引量:7
6
作者 成元虎 黄立波 +3 位作者 崔益俊 马胜 王永文 隋兵才 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2081-2089,共9页
软件生态是限制RISC-V指令集架构发展的主要因素之一.让RISC-V处理器可以直接运行ARM Thumb二进制代码能在一定程度上缓解其在嵌入式领域中的软件生态问题.本文基于二进制翻译,通过硬件支持ARM Thumb的标志位、分支指令、条件执行,在RIS... 软件生态是限制RISC-V指令集架构发展的主要因素之一.让RISC-V处理器可以直接运行ARM Thumb二进制代码能在一定程度上缓解其在嵌入式领域中的软件生态问题.本文基于二进制翻译,通过硬件支持ARM Thumb的标志位、分支指令、条件执行,在RISC-V处理器上以较低的面积和功耗开销实现了对ARM Thumb程序的支持并获得了较好的性能.通过运行Embench基准程序套件,该处理器翻译运行ARM Thumb程序的平均性能能够到达直接运行RISC-V程序性能的75.5%.相较于仅使用二进制翻译支持ARM Thumb,该处理器运行ARM Thumb程序的性能提升了3.1倍,面积开销则下降了7.8%. 展开更多
关键词 risc-V ARM Thumb 体系结构 多指令集 微处理器 二进制翻译
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一种高性能的嵌入式微处理器:银河TS-1 被引量:2
7
作者 陆洪毅 沈立 +3 位作者 赵学秘 王蕾 戴葵 王志英 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第11期1668-1671,共4页
银河TS 1嵌入式微处理器是国防科学技术大学计算机学院设计的 32位嵌入式微处理器 ,完全正向设计 ,具有自主版权 .在体系结构上采用RISC内核 ,六级流水线 ,具有独立的数据Cache和指令Cache .特别的 ,TS 1具有两个取指部件的动态指令调... 银河TS 1嵌入式微处理器是国防科学技术大学计算机学院设计的 32位嵌入式微处理器 ,完全正向设计 ,具有自主版权 .在体系结构上采用RISC内核 ,六级流水线 ,具有独立的数据Cache和指令Cache .特别的 ,TS 1具有两个取指部件的动态指令调度机制 ,拥有面向嵌入式应用的向量处理机制 ,采用基于内容复制 /交换的寄存器窗口技术的中断处理机制 ,支持WISHBONEIP核互连接口规范 ,具有良好的扩展性 .本文主要介绍TS 1的RISC核心设计思想和关键实现技术 ,最后给出性能评测结果 .TS 1设计已经在Altera的FPGAEP2 0K4 0 0EBC上面得到了验证 ,主频可以达到 36 .7MHz. 展开更多
关键词 银河TS-1 嵌入式微处理器 体系结构 向量化 流水线 risc
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RISC结构的IP核验证与测试 被引量:2
8
作者 金西 丁文祥 贠超 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第11期32-35,共4页
以一个8位的RISC体系的CPU核为例,介绍了如何将IC设计中的IPCore和FPGA两项技术结合起来,并给出了IP核模块的验证与测试的方法。
关键词 risc结构 IP核 验证测试 集成电路 SOC芯片
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RISC-V特权架构配置的硬件实现影响研究
9
作者 闫润 黄立波 +3 位作者 成元虎 杨凌 兰孟桥 张京 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第4期1018-1024,共7页
RISC-V指令集的模块化设计,能够适用于从低功耗设备到高性能处理器等多个领域.RISC-V特权架构涵盖了系统中除非特权指令集以外的所有内容,包括特权指令以及运行操作系统和连接外部设备所需的附加功能.基于特权架构,分为32位和64位两类,... RISC-V指令集的模块化设计,能够适用于从低功耗设备到高性能处理器等多个领域.RISC-V特权架构涵盖了系统中除非特权指令集以外的所有内容,包括特权指令以及运行操作系统和连接外部设备所需的附加功能.基于特权架构,分为32位和64位两类,涵盖特权等级、异常处理、物理内存保护、基于页面的虚拟内存和性能计数器等模块的32种配置,探索特权架构配置在不同应用场景下对功能和硬件资源开销的影响.在实现方式上,采用参数化配置来选择系统的特权架构.实验结果表明,根据配置的特权架构不同,在采用相同非特权体系结构的情况下,最多会有28.63%的面积和40.83%的功耗差异. 展开更多
关键词 risc-V 特权架构 配置性 面积 功耗 微处理器
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基于VLIW的指令格式的研究与设计 被引量:5
10
作者 王元元 张嗣元 +1 位作者 刘又诚 王雷 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第3期72-74,共3页
计算机体系结构的设计思想在近四十年间发生了深刻的变化,而指令格式的设计是计算机体系结构设计的一个重要环节。该文首先介绍了一种典型RISC体系结构的指令格式,然后以IA-64为例对基于VLIW的指令格式进行了分析,并与RISC指令格式进行... 计算机体系结构的设计思想在近四十年间发生了深刻的变化,而指令格式的设计是计算机体系结构设计的一个重要环节。该文首先介绍了一种典型RISC体系结构的指令格式,然后以IA-64为例对基于VLIW的指令格式进行了分析,并与RISC指令格式进行了比较,最后提出了一种新的基于VLIW的指令格式。 展开更多
关键词 VLIW 指令格式 设计 risc 计算机 体系机构
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64位RISC微处理器的结构设计 被引量:4
11
作者 江艳 廉殿斌 李勇 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2005年第4期72-74,77,共4页
文章介绍了一种64位RISC微处理器的结构设计。采用MIPS指令集,详细分析该处理器的各主要功能单元,五级流水线控制,并对该设计中潜在流水线冒险问题提供完整解决方案,最后通过在线仿真调试及配置FPGA验证了设计的正确性。
关键词 risc 微处理器 存储器管理单元 五级流水线 体系结构
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8位RISC微处理器核的参数化设计 被引量:4
12
作者 孙海平 高明伦 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2002年第1期23-26,共4页
文章分析了精简指令集的结构特征和嵌入式系统的应用需求,在设计出的8位RISC微处理器核的基础上,从指令集、存储空间等体系结构方面做了参数化设计和参数提取,讨论了硬件描述语言和运行于微处理器核上的程序对参数化设计的支持。参数化... 文章分析了精简指令集的结构特征和嵌入式系统的应用需求,在设计出的8位RISC微处理器核的基础上,从指令集、存储空间等体系结构方面做了参数化设计和参数提取,讨论了硬件描述语言和运行于微处理器核上的程序对参数化设计的支持。参数化的设计方法增强了IP核的灵活性和可重用性,可以在大批量设计片上系统的过程中充分使用参数化设计方法。 展开更多
关键词 微处理器核 体系结构 精简指令集计算机 risc 参数化设计
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Intelligent 3-Way Priority-Driven Traffic Light Control System for Emergency Vehicles
13
作者 Joe Essien Felix Uloko 《Open Journal of Applied Sciences》 2023年第8期1207-1223,共17页
The problem of traffic congestion is a significant phenomenon that has had a substantial impact on the transportation system within the country. This phenomenon has given rise to numerous intricacies, particularly in ... The problem of traffic congestion is a significant phenomenon that has had a substantial impact on the transportation system within the country. This phenomenon has given rise to numerous intricacies, particularly in instances where emergency situations occur at traffic light intersections that are consistently congested with a high volume of vehicles. This implementation of a traffic light controller system is designed with the intention of addressing this problem. The purpose of the system was to facilitate the operation of a 3-way traffic control light and provide priority to emergency vehicles using a Radio Frequency Identification (RFID) sensor and Reduced Instruction Set Computing (RISC) Architecture Based Microcontroller. This research work involved designing a system to mitigate the occurrence of accidents commonly observed at traffic light intersections, where vehicles often need to maneuver in order to make way for emergency vehicles following a designated route. The research effectively achieved the analysis, simulation and implementation of wireless communication devices for traffic light control. The implemented prototype utilizes RFID transmission, operates in conjunction with the sequential mode of traffic lights to alter the traffic light sequence accordingly and reverts the traffic lights back to their normal sequence after the emergency vehicle has passed the traffic lights. 展开更多
关键词 RFID Sensors MICROCONTROLLER Traffic Light Control System risc architecture Intelligent Systems
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兼容ARM Thumb指令的多指令集处理器技术研究
14
作者 白创 陈益如 童元满 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2023年第11期3363-3367,共5页
随着处理器的快速发展,RISC-V的软件生态环境建设成为其在处理器市场中站稳脚跟的关键因素之一。二进制翻译是解决处理器二进制代码兼容性问题、为处理器生态环境建设获取时间成本的关键技术之一,但由于二进制翻译器难以以较低的功耗面... 随着处理器的快速发展,RISC-V的软件生态环境建设成为其在处理器市场中站稳脚跟的关键因素之一。二进制翻译是解决处理器二进制代码兼容性问题、为处理器生态环境建设获取时间成本的关键技术之一,但由于二进制翻译器难以以较低的功耗面积开销获得高效执行的二进制代码,使其无法广泛应用于嵌入式领域。针对二进制翻译器执行效率和功耗面积开销难以取得平衡的问题,采用硬件逻辑加速的方式处理ARMv7-M中条件执行指令、更新标志位指令以及桶形移位指令,并利用静态二进制翻译器对ARMv7-M程序进行IT Block分裂、地址重计算及指令映射后生成RISC-V二进制代码,以此支持ARMv7-M的各类指令。基于开源内核CV32E40P设计了一个支持ARMv7-M的处理器内核,结果表明,运行ARMv7-M程序的平均性能能够达到直接运行RISC-V程序性能的137%,与纯软件二进制翻译支持ARMv7-M相比,该处理器核运行ARMv7-M程序的性能提升了5.59倍。 展开更多
关键词 risc-V 二进制翻译 体系结构 多指令集处理器
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嵌入式RISC处理器体系结构并行技术的研究 被引量:1
15
作者 周亦敏 魏洪兴 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2007年第1期262-263,277,共3页
本文通过对目前国内外主流嵌入式处理器体系结构创新与发展的研究,着重从处理器体系结构中RISC规则的突破、数据处理、多线程、多核处理器的构成等多种并行技术的应用,对提高系统运行效率和降低运行功耗,作了较为全面的分析,同时研究了... 本文通过对目前国内外主流嵌入式处理器体系结构创新与发展的研究,着重从处理器体系结构中RISC规则的突破、数据处理、多线程、多核处理器的构成等多种并行技术的应用,对提高系统运行效率和降低运行功耗,作了较为全面的分析,同时研究了这些并行机制的实现技术。研究表明,嵌入式处理器结构中并行技术的应用,是应对目前嵌入式应用高性能、低功耗挑战的有效方法。 展开更多
关键词 嵌入式处理器 体系结构 risc 并行技术
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面向宇航应用的高性能多核处理器S698PM芯片的设计 被引量:4
16
作者 颜军 蒋晓华 +3 位作者 唐芳福 龚永红 颜志宇 黄小虎 《航天控制》 CSCD 北大核心 2016年第4期89-94,共6页
综述了面向宇航应用的SPARC架构嵌入式处理器芯片的发展历程及技术产品,介绍了新一代SPARC架构多核处理器SOC芯片(S698PM芯片)的设计,阐述了其在性能优化和可靠性优化方面的设计方法。S698PM芯片架构采用SMP对称多处理架构,配置四核高性... 综述了面向宇航应用的SPARC架构嵌入式处理器芯片的发展历程及技术产品,介绍了新一代SPARC架构多核处理器SOC芯片(S698PM芯片)的设计,阐述了其在性能优化和可靠性优化方面的设计方法。S698PM芯片架构采用SMP对称多处理架构,配置四核高性能SPARC V8处理器,具备二级缓存控制,数据吞吐能力大;芯片具备丰富的片上外设及宇航总线接口;支持多款嵌入式实时操作系统(EOS)。 展开更多
关键词 SPARC V8处理器 四核SOC处理器 risc处理器 SMP对称多处理架构 宇航抗辐照芯片 检错纠错(EDAC) 三模冗余(TMR) 总剂量(TID) 单粒子翻转(SEU) 单粒子栓锁(SEL)
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零停顿解决控制冒险的微架构设计
17
作者 付浩东 刘杰 周蔺宁 《长江信息通信》 2023年第8期81-85,共5页
在多级流水架构中,当跳转指令进入译码阶段,跳转地址在译码阶段结束后才能获得,下一条指令在取指阶段并不能及时获得跳转地址,引发控制冒险。针对现有分支预测方法处理控制冒险问题时所需硬件资源较多的情况,提出一种简洁的微架构设计... 在多级流水架构中,当跳转指令进入译码阶段,跳转地址在译码阶段结束后才能获得,下一条指令在取指阶段并不能及时获得跳转地址,引发控制冒险。针对现有分支预测方法处理控制冒险问题时所需硬件资源较多的情况,提出一种简洁的微架构设计方案。微架构首先以管道重组的方式,将所有包含PC的指令前推到译码阶段完成执行。再通过增加寄存器文件写回端口和优化写回逻辑的方式,解决此类指令前推所带来的写回值错乱问题。同时以停顿的方式处理此类指令存在的数据冒险。最后实验表明,微架构能够解决所有控制冒险问题,特别对于无数据相关性的控制冒险问题更是做到零停顿地解决,在硬件资源消耗上低于现有文献提供的同类架构。 展开更多
关键词 risc-V 微架构 跳转指令 控制冒险 指令级并行
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高性能PLC专用指令集处理器设计与仿真 被引量:3
18
作者 曾舒婷 杨志家 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2011年第7期76-81,共6页
该高性能PLC专用指令集处理器采用自主设计的PLC专用指令集,符合PLC指令特征,可减少该PLC专用指令集处理器执行的指令数,并采用32位RISC体系结构加快PLC程序的执行速度.该高性能PLC专用指令集处理器采用哈佛总线结构,寄存器组采用位编... 该高性能PLC专用指令集处理器采用自主设计的PLC专用指令集,符合PLC指令特征,可减少该PLC专用指令集处理器执行的指令数,并采用32位RISC体系结构加快PLC程序的执行速度.该高性能PLC专用指令集处理器采用哈佛总线结构,寄存器组采用位编址模式,位处理器可加速PLC布尔运算,功能块单元可提高功能块指令执行的精度,并采用四级流水线提高PLC指令的执行速度.现已完成了该高性能PLC专用指令集处理器的系统功能仿真,经测试仿真结果正确. 展开更多
关键词 PLC 专用指令集 专用指令集处理器 risc体系结构 四级流水线
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RISC V标准指令集的六级流水线设计 被引量:2
19
作者 张旭 韩跃平 +1 位作者 唐道光 武杰 《单片机与嵌入式系统应用》 2022年第10期36-39,44,共5页
基于RISC V标准指令集,提出一种六级流水线设计方法。首先,分析了流水线级数对处理器性能的影响,在经典五级流水线的基础上将流水线划分为6个阶段,缩短时延,提高主频。其次,为解决流水线中的冒险问题,采用定向前推和插入纵向气泡的方式... 基于RISC V标准指令集,提出一种六级流水线设计方法。首先,分析了流水线级数对处理器性能的影响,在经典五级流水线的基础上将流水线划分为6个阶段,缩短时延,提高主频。其次,为解决流水线中的冒险问题,采用定向前推和插入纵向气泡的方式处理数据冒险问题,使用流水线冲刷解决流水线中控制冒险问题。最后,在EDA工具中,采用RISC V标准指令集对本设计进行仿真测试,并在FPGA上实现,运行时钟频率可达78.2 MHz。 展开更多
关键词 risc V 处理器架构 流水线 数据冒险
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MSP430单片机与多功能电话留言系统设计 被引量:1
20
作者 石丛 《微计算机信息》 2004年第10期98-100,共3页
本文以介绍MSP430单片机和ISD4004语音芯片为基础,结合键盘控制器74C922和MSP430的外围设备设计了一台多功能电话留言系统。
关键词 risc结构 低功耗 串行外设接口(SPI) 量化噪声 自动静噪
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