龙腾R2：32位双发射双流水线RISC微处理器设计

"32位双发射双流水线结构RISC微处理器设计 (2011年) - 西北工业大学自主研制的嵌入式RISC微处理器‘龙腾R2’，与IBM Power-PC750兼容，采用双发射双流水线结构，旨在平衡面积、功耗、实时响应和性能需求。设计中注重指令调度、相邻指令耦合、相关处理和异常处理的精确性。通过Mibench基准程序进行性能评估，证明该结构在处理算术运算时表现出色，但也指出优化存储系统对提升性能至关重要。文章还讨论了‘龙腾R2’的可测试性设计和硅物理设计。处理器采用SMIC180nm工艺，核心频率200MHz，芯片面积5.9mmx6.7mm，封装为CBGA324。" 本文详细介绍了西北工业大学开发的一款名为“龙腾R2”的32位RISC微处理器，它与IBM的Power-PC750处理器在硬件接口上兼容。在设计时，研究团队充分考虑了嵌入式系统的特性，如面积、功耗效率、实时响应能力和性能要求，提出了双发射双流水线的微架构。这种架构的核心创新在于其前端处理阶段能动态检测相邻指令之间的依赖关系，提前做出双发射决策，以提高执行效率。 文章深入探讨了“龙腾R2”的微体系结构，特别关注双发射双流水线结构下的指令调度策略。调度策略旨在优化指令执行顺序，减少流水线中的冲突和等待时间。此外，还讨论了相邻指令的耦合关系，这是影响双发射效率的关键因素。文章详细阐述了如何处理双发射下的指令相关问题，确保正确性和一致性。同时，对于异常处理，文章也进行了精确性的考虑，这对于实时系统来说是至关重要的。 为了评估性能，研究人员使用了Mibench基准程序，结果表明，该设计在处理算术密集型任务时表现突出。然而，他们也发现，优化存储子系统是进一步提升处理器性能的关键领域。文章还涉及了“龙腾R2”的可测试性设计，这是保证处理器质量和可靠性的必要环节，以及硅物理设计，这直接影响到芯片的制造和集成。 最终，该处理器采用180纳米SMIC CMOS工艺制造，其核心面积为5.9mm x 6.7mm，工作频率达到200MHz，采用CBGA324封装。这些参数展示了“龙腾R2”在设计和实施上的技术成就，为我国嵌入式处理器领域的发展增添了新的里程碑。