北京航空航天大學(xué)2隊(duì)

,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)大賽（龍芯杯） 決賽展示,01,02,03,CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)與外設(shè)移植,CONTENTS,目 錄,01,CPU流水線設(shè)計(jì),CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)與外設(shè)移植,1 整體設(shè)計(jì),單發(fā)射靜態(tài)五級(jí)流水線 自主設(shè)計(jì)的乘除模塊 二路組相聯(lián)Cache TLB實(shí)現(xiàn)的MMU,IPC比值：LS132的24.932倍 最高頻率：100MHz 性能得分：49.924,CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)與外設(shè)移植,1 整體設(shè)計(jì),CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)與外設(shè)移植,2 流水級(jí)優(yōu)點(diǎn),兩段式譯碼 模塊化設(shè)計(jì) 流水線均衡 降低Decode，Mem級(jí)時(shí)延 全速轉(zhuǎn)發(fā)以減少不必要的指令暫停 自實(shí)現(xiàn)乘法模塊，以及高效率除法模塊 TLB類指令與異常中斷支持,CPU流水線設(shè)計(jì),系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),2 流水級(jí)概覽,優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,CPU流水線設(shè)計(jì),系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),3 乘除法器的實(shí)現(xiàn),乘法器使用移位加法，固定4周期出結(jié)果,優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,CPU流水線設(shè)計(jì),系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),3 乘除法器的實(shí)現(xiàn),除法器采用優(yōu)化的SRT算法實(shí)現(xiàn)，采用了超前移位技術(shù) 3至16周期出結(jié)果 （樸素除法器需32 周期產(chǎn)生結(jié)果）,優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,CPU流水線設(shè)計(jì),系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),3 Cache設(shè)計(jì),二路組相聯(lián) 8KB ICache，8KB DCache Wrap Burst傳輸，優(yōu)先傳輸 盡量不阻塞流水線,ICache,優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,CPU流水線設(shè)計(jì),系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),4 Cache優(yōu)化,初賽版本頻率82MHz 調(diào)整路徑，并用bram讀取tag和v位，減少扇出 不加入MMU時(shí)，頻率可達(dá)110MHz，提升34%主頻,優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,02,優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),1 雙發(fā)射的提出,單發(fā)射IPC自身存在瓶頸 雙發(fā)射可以提升指令吞吐量,CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),2 雙發(fā)射的難點(diǎn),跳轉(zhuǎn)指令與延遲槽的處理 轉(zhuǎn)發(fā)與暫停的控制,CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,雙發(fā)射Cache支持 異常與中斷的處理,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),3 雙發(fā)射的數(shù)據(jù),CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),4 雙發(fā)射的結(jié)果,IPC為單發(fā)射的1.2倍 頻率僅為單發(fā)射的1/2 測(cè)試程序中有大量的數(shù)據(jù)相關(guān) 延遲槽的失效等特殊情況下退化成為單發(fā)射,單發(fā)射,雙發(fā)射,CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),5 雙發(fā)射的總結(jié),超標(biāo)量流水線應(yīng)當(dāng)配合指令重排技術(shù) 多發(fā)射最大的壓力來自于訪存的處理 可能需要對(duì)流水線進(jìn)行拆分以降低時(shí)延,單發(fā)射,雙發(fā)射,CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,03,系統(tǒng)與外設(shè)移植,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),1 PMON移植,PMON存在解壓縮過程，移植時(shí)遇到以下問題： cache一致性 gzrom反匯編指令不全(beqzl lwr lwl swr swl sync),CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),2 PMON移植,已經(jīng)成功完成PMON各種初始化操作 可以正常使用PMON命令行，以及自帶的各種小命令 初步驗(yàn)證PMON移植的正確性,CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),3 UCORE移植,成功驅(qū)動(dòng)網(wǎng)口 可以正常設(shè)置IP，Ping通主機(jī) 可以從網(wǎng)絡(luò)加載Ucore鏡像并啟動(dòng),CPU流水線設(shè)計(jì),優(yōu)化嘗試順序雙發(fā)射,系統(tǒng)軟件移植與開發(fā),4 UCORE移植,移植時(shí)遇到的問題： Kern