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三级流水线RISC-V处理器设计与验证 被引量：10
1
作者 折如义 李炳辉 姜佩贺 《电子技术应用》 2020年第5期44-49,共6页
RISC-V作为一种开源精简指令集架构,自发布以来便得到了大量关注。设计了一种三级流水线的RISC-V处理器。其中,采用静态预测BTFN技术处理流水线执行中的分支情况,采用前向旁路传播技术解决数据冒险问题,同时,采用资源共享的办法,复用寄... RISC-V作为一种开源精简指令集架构,自发布以来便得到了大量关注。设计了一种三级流水线的RISC-V处理器。其中,采用静态预测BTFN技术处理流水线执行中的分支情况,采用前向旁路传播技术解决数据冒险问题,同时,采用资源共享的办法,复用寄存器堆、加法器、选择器等模块,使设计面积得到一定的优化。在VCS和Verdi等EDA工具中,使用RV32I整数运算指令集对处理器进行了仿真测试,结果表明,所设计的处理器功能正确,达到预定目标。 展开更多
关键词 risc-v指令集 流水线 处理器
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嵌入式RISC-V乱序执行处理器的研究与设计 被引量：6
2
作者 李雨倩 焦继业 +1 位作者 刘有耀 郝振和 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期261-267,284,共8页
为满足嵌入式设备小面积高性能的需求,设计一种基于开源RISC-V指令集的32位可综合乱序处理器。处理器包括分支预测、相关性处理等关键技术,支持RISC-V基本整数运算、乘除法以及压缩指令集。采用具有顺序单发射、乱序执行、乱序写回等特... 为满足嵌入式设备小面积高性能的需求,设计一种基于开源RISC-V指令集的32位可综合乱序处理器。处理器包括分支预测、相关性处理等关键技术,支持RISC-V基本整数运算、乘除法以及压缩指令集。采用具有顺序单发射、乱序执行、乱序写回等特性的三级流水线结构,运用哈佛体系结构及AHB总线协议,可满足并行访问指令与数据的需求。在Artix-7(XC7A35T-L1CSG324I)FPGA开发板上以50MHz时钟频率完成功能验证,测试功耗为7.9mW。实验结果表明,在SMIC110nm的ASIC技术节点上进行综合分析,并在同等条件下与ARM CortexM3等处理器进行对比,该系统面积减少64%,功耗降低0.57mW,可用于小面积低功耗的嵌入式领域。 展开更多
关键词 risc-v指令集 嵌入式应用 乱序处理器 微体系结构 三级流水线
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基于SoC-FPGA的RISC-V处理器软硬件系统级平台 被引量：2
3
作者 齐乐 常轶松 +4 位作者 陈欲晓 张旭 陈明宇 包云岗 张科 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1204-1215,共12页
构建软硬件系统级原型平台是处理器设计硅前测试中必不可少的环节.为适应基于开放指令集RISC-V的开源处理器设计需求,简化现有基于FPGA的处理器系统级原型平台构建方法,提出了一套基于SoC-FPGA的处理器敏捷软硬件原型平台,以实现目标软... 构建软硬件系统级原型平台是处理器设计硅前测试中必不可少的环节.为适应基于开放指令集RISC-V的开源处理器设计需求,简化现有基于FPGA的处理器系统级原型平台构建方法,提出了一套基于SoC-FPGA的处理器敏捷软硬件原型平台,以实现目标软硬件设计的快速部署与系统级原型高效评测.针对上述目标,发掘紧耦合SoC-FPGA器件的潜力,构建了一套RISC-V软核与ARM硬核(SoC侧)之间的信息交互机制.通过共享内存和虚拟核间中断等方法,可使目标RISC-V处理器灵活使用平台丰富的I/O外设资源,并充分利用硬核ARM处理器算力协同运行复杂软件系统.此外,为提升软硬件系统级平台的敏捷性,构建了灵活可配置的云上自动化开发框架.通过对平台上目标RISC-V软核处理器各方面的分析评估,验证了该平台可有效缩短系统级测试的迭代周期,提升RISC-V处理器软硬件原型评测效率. 展开更多
关键词 硅前系统级平台 软硬件全系统评估 risc-v指令集处理器 SoC-FPGA
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兼容ARM Thumb指令的多指令集处理器技术研究
4
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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基于FPGA快速实现定制化RISC-V处理器 被引量：3
5
作者 陆松 蒋句平 任会峰 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2022年第10期1747-1752,共6页
随着RISC-V指令集的流行,出现了一批应用于IoT智能硬件、嵌入式系统、人工智能芯片、安全设备及高性能计算等不同领域的开源和商业IP软核。性能、功耗和面积三者之间的平衡需要指令集可裁剪、易扩展,以及软件开发环境的配套支持。为此,... 随着RISC-V指令集的流行,出现了一批应用于IoT智能硬件、嵌入式系统、人工智能芯片、安全设备及高性能计算等不同领域的开源和商业IP软核。性能、功耗和面积三者之间的平衡需要指令集可裁剪、易扩展,以及软件开发环境的配套支持。为此,按照增加自定义指令、扩展ALU功能单元、连接控制信号和数据通路、FPGA原型验证、定制交叉编译环境和应用程序测试的流程,基于FPGA快速实现了定制化RISC-V处理器。以加速矩阵运算为例,基于FPGA在开源IP蜂鸟E203上设计了一条计算向量内积的自定义指令,并在FPGA上进行了原型验证。应用测试程序表明,定制化的RISC-V处理器的计算性能有显著提升,矩阵乘法运算的性能加速比达到了5.3~7.6。 展开更多
关键词 risc-v 指令集 定制化 处理器 FPGA
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RISC-V指令集及其微控制处理器的开发应用 被引量：4
6
作者 怯肇乾 官莉萍 +1 位作者 张晓强 熊娜 《单片机与嵌入式系统应用》 2021年第8期9-13,共5页
RISC-V指令集架构,通用、开放、免费,其形成的芯片或FPGA_SoC平台既具有Intel、Arm等常用微控制处理器的优势,又可以灵活应用、自主发展、打破技术垄断、促进高速无障碍发展。了解熟悉常用RISC-V_ISA芯片或FPGA_SoC平台,合理选择运用,... RISC-V指令集架构,通用、开放、免费,其形成的芯片或FPGA_SoC平台既具有Intel、Arm等常用微控制处理器的优势,又可以灵活应用、自主发展、打破技术垄断、促进高速无障碍发展。了解熟悉常用RISC-V_ISA芯片或FPGA_SoC平台,合理选择运用,恰到好处地进行嵌入式硬软件应用系统开发,是降低科技研发门槛、简化开发复杂程度、提升产品系统实时性和性价比的有效途径。 展开更多
关键词 指令集架构ISA 微控制处理器软件核 片上系统SOC risc-v
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基于RISC-V的卷积神经网络专用指令集处理器 被引量：3
7
作者 廖汉松 吴朝晖 李斌 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期196-204,共9页
针对x86和ARM商用架构CPU因专利、授权导致定制成本过高和灵活性不够的问题,面向物联网领域提出一种基于RISC-V开源指令集的卷积神经网络(CNN)专用指令集处理器。通过自定义拓展指令调用加速器对轻量化CNN中的卷积和池化操作进行加速,... 针对x86和ARM商用架构CPU因专利、授权导致定制成本过高和灵活性不够的问题,面向物联网领域提出一种基于RISC-V开源指令集的卷积神经网络(CNN)专用指令集处理器。通过自定义拓展指令调用加速器对轻量化CNN中的卷积和池化操作进行加速,提高终端设备能效。在此过程中,配置CNN各层信息控制加速器进行分组运算,以适应不同大小的输入数据,同时调整加速器的数据通路,对耗时操作进行单独或结合运算,以适应不同的轻量化网络。FPGA平台验证结果表明,该处理器在100 MHz工作频率下推理Squeeze Net网络,耗时约40.89 ms,功耗为1.966 W,较手机处理器单核计算速度更快,与AMD Ryzen7 3700X、NVIDIA RTX2070 Super和Qualcomm Snapdragon 835平台相比,其消耗资源少、功耗低,在性能功耗比上也具有优势。 展开更多
关键词 risc-v指令集 卷积神经网络 领域专用架构 专用指令集处理器 硬件加速
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RISC-V向量指令集的Yolov3移植优化 被引量：1
8
作者 王宇木 潘志铭 +4 位作者 吴鹏飞 付维 田乐兰 李桂润 孙轶群 《单片机与嵌入式系统应用》 2021年第12期20-25,30,共7页
为研究SIMD在嵌入式领域中对处理器性能的提升效果,选择一种并行化程度较高的图像处理算法Yolov3进行SIMD向量化移植。根据开源指令集RISC-V扩展指令集中的V(Vector)指令集修改Yolov3算法的代码,将其部署到优矽科技自研的WH64处理器的VP... 为研究SIMD在嵌入式领域中对处理器性能的提升效果,选择一种并行化程度较高的图像处理算法Yolov3进行SIMD向量化移植。根据开源指令集RISC-V扩展指令集中的V(Vector)指令集修改Yolov3算法的代码,将其部署到优矽科技自研的WH64处理器的VPU(Vector Processor Unit)中验证;结合Amdahl定律和Yolov3自测程序评估SIMD算法提升的性能。实验结果表明,在Xilinx的Kintex7板上以50 MHz主频运行,在向量化算法占比90%以上时,SIMD处理过后的代码程序达到了标量计算2.25x的加速比。 展开更多
关键词 SIMD优化 Yolov3算法移植 risc-v向量指令集 AMDAHL定律 WH64处理器
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