计算机体系结构基础 第3版 课件总结_实践是最好的课堂.pdf

实践是最好的课堂

龙芯处理器设计的启示

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提纲

•龙芯处理器简介

•知耻而后勇的性能提高过程

•Simulation-SiliconCorrelation（硅是检验设计的唯一标准）

•BalancedDesign（结构设计要统筹兼顾）

•Optimization（结构设计要重点突出）

•Pico-ArchitectureDesign（面向工艺的结构设计）

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龙芯处理器简介

持续改进的过程

•龙芯1号：有了

•2001年5月正式启动龙芯CPU的研制

•2002年8月研制成功龙芯1号是我国第一个通用处理器芯片

•龙芯2号：积累

•处理器的每年（大约14个月）性能提高三倍；

•龙芯2E/2F主频1GHz，在64位单处理器设计方面达到世界先进水平

•龙芯2F批量生产，几十个应用

•龙芯3号：跨越、弯路、再跨越

•四核龙芯3A1000是个跨越，8核龙芯3B走弯路

•3A2000/3A3000纠正，3A4000/3A5000再跨越

•HotChips,IEEEMicro,ISCA、HPCA、ISSCC等国际著名刊物和会议发表龙芯3号结构

XX33X3X3

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GS464处理器核特点

•MIPS64兼容，增加SIMD型多媒体指令以及X86虚拟机指令

•四发射超标量结构，两个定点、两个浮点、一个访存部件

•每个浮点部件可扩展成256位SIMD部件

•访存部件支持128位存储访问，虚地址和物理地址各为48位

•支持寄存器重命名、动态调度、转移预测等乱序执行技术

•64项全相联TLB，独立的16项指令TLB，可变页大小

•一级指令Cache和数据Cache大小各为64KB，4路组相联

•支持Non-blocking访问及Load-Speculation等访存优化技术

•支持Cache一致性协议，可用于片内多核处理器

•指令Cache实现奇偶校验，数据Cache实现ECC校验

•支持标准的EJTAG调试标准，方便软硬件调试

•标准的128位AXI接口5

龙芯2号处理器核（GS464）

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龙芯处理器结构设计心得

•短短5年走过了处理器结构设计近二、三十年的发展历程，难得有这样

的经历

•结构设计可以采用跨越的方法（如龙芯1号采用动态调度、龙芯2号采用

四发射乱序执行），但认识的提高，经验的增长是无法跨越的

•“小步快跑”的技术路线加速了认识提高和经验增长的过程

•寓乐于苦，每个芯片流片成功只能有1-2天的短暂欢乐，但是够了

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Table1.SPEC_int2000andSPEC_fp2000ofGodsonProcessors

SPECProgramsGodson-1(200MHz)‏Godson-2B(250MHz)‏Godson-2C(450MHz)‏Godson-2E(