一種硬件多線程處理器的研究及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前的單處理器系統(tǒng)基本上都是用軟件實(shí)現(xiàn)多線程的處理.這種方式繼承了軟件處理的優(yōu)點(diǎn),如線程調(diào)度機(jī)制靈活,最大并發(fā)線程數(shù)量調(diào)整容易等.但同時(shí)也有線程切換開銷大、操作系統(tǒng)開發(fā)代價(jià)高、可能會(huì)存在安全漏洞和用戶程序編寫復(fù)雜等局限性.因此,該文提出了一種基于RISC技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)多線程管理的處理器:MTRISC,旨在通過硬件完成對(duì)線程的調(diào)度管理及處理現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù),減少系統(tǒng)進(jìn)行線程切換和調(diào)度的開銷.為了達(dá)到零處理時(shí)間切換的目標(biāo),采用并行對(duì)寄存器及線程執(zhí)

2、行狀態(tài)等私有資源切換、保存、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)方法.系統(tǒng)以指令粒度并行執(zhí)行各個(gè)線程,并且每個(gè)線程通過基地址與段地址錯(cuò)位相加的方式實(shí)現(xiàn)了靈活尋址.通過設(shè)置線程中斷、重疊尋址空間及共享內(nèi)存空間的方式進(jìn)行線程間搶占切換及通訊,這種實(shí)現(xiàn)方式方便了線程私有資源和共享資源的保護(hù)與共享.MTRISC使用VHDL語言在Xilinx公司的XC2S200 FPGA中實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)最大支持8個(gè)線程.采用連續(xù)加法計(jì)算測(cè)試,與軟件實(shí)現(xiàn)的WebitX以及RMX51相比,執(zhí)行效