基于MIPS架构的RISC微处理器RM7000A

摘要概要介绍基于指令集的7000微处理器的大容量片内缓存、超标量流水线、指令双发射、大量寄存器组等主要特性，并对其两种应用方案进行探讨。

关键词7000微处理器架构引言功的一种。

自从1983年在斯坦福大学成功地完成了第一个采用理念的微处理器以来，基于构架的在网络、通信、多媒体娱乐等领域得到了广泛应用。的路由器，的网络彩色打印机，的4000、5000、8000、9000系列激光打印机及扫描仪，的和2游戏机等等，都是应用了实现不同指令集的微处理器的产品。范文先生网收集整理

本身不生产微处理器，它只设计高性能工业

在众多类型的体系中，是相当成

级的32位和64位的结构体系，并且向其它半导体公司提供使用其内核的授权，用于生产基于而又各具特色的微处理器。

据公司网站介绍，现在已有超过50家公司申请了授权，其中不乏界著名的大企业，如、、、、、、-、、、等。 17000概述

是-公司7000系列微处理器的一种，使用018μ

艺制造而成，内含2个独立的64位整型单元和1个64位浮点单元；片内

集成了主缓存和二级缓存以及外部扩展缓存控制器最高支持8三级缓存；具有1个时钟周期发射2条指令的功能；支持数据预取；最高工作频率可达400；可宽温工作，350工业级处理器工作温度为－40～+85℃。

该微处理器有以下主要特性。

主缓存包括16指令缓存和

1片内集成大容量主缓存和二级缓存16数据缓存。

指缓和数缓都拥有各自的64位读通道和128位写通道，并且允许指缓和数缓同时被访问。

在400时，主缓可以给整型单元和浮点型单元提供总计高达64的带宽。

256的二级缓存拥有一个64位的读写共用通道，只有在访问主缓存发生未命中的情况下才会使用到。

主缓存和二级缓存均采用4路组相联。

缓存线长32字节，均为非阻塞式缓存-，即在缓存访问产生未命中，且这个未命中没有被消除的情况下，处理器无需停顿等待，可以继续进行缓存访问。

7000允许最多有两个未命中时仍可访问缓存。

只有在下面两种情况下，微处理器才会产生停顿一是在前两个未命中还没消除，指令总线上又出现了对缓存的存取指令；二是产生了两个未命中，而随后的指令要从前面一个引起未命中的指令处获取数据才能继续执行。

2指令双发射机制

的指令分为四种类型整数型、浮点型、分

支转移和存取。

处理器整型部件的超标量分发单元含有两个独立的流水线-和-。其中，-处理整数型、分支转移和浮点操作，如加、减、乘、除等；-负责整数型、存取等操作，同时也进行一些浮点数在寄存器间的移动。指令双发射框图如图1所示。

如果每过一个时钟周期，每条流水线流出一条指令，在外部看来

就有两条指令同时被执行。

但是，在处理器中并不是总能做到双发射的，这跟具体的指令组合有关，比如当一个指令要处理控制寄存器时，就不能和其它的指令同时发射。 3超标量流水线和-使用。

每条指令被划分为5个子过程为取指令，为取寄存器数，为执行，为取数据，为写回，如图2所示。令。

在满负荷的情况下，可以有10条指令在流水线不同的部件上同时运行，相当于提高了工作频率。

在7000中，实际上还存在一个7阶流水线单独处理浮点操作，配合指令的双发射机制，每过一拍，流水线都要流入两条新的指

包含一条5阶超标量指令流水线度=2，供-

不过，这个流水线对用户来说是完全透明的。 >4寄存器组

含有众多的寄存器。

◆整型操作寄存器组。

位于整型单元中，包括32个64位的通用寄存器，2个专用于整型乘、