CISC微處理器存儲管理單元的研究.pdf

1、CISC處理器在實際應(yīng)用中最為廣泛，相關(guān)軟件最為豐富；但是它也有著現(xiàn)代微處理器中最復(fù)雜的存儲管理單元。本文來源于西北工業(yè)大學(xué)航空微電子中心所承擔(dān)的國防“十·五”預(yù)研項目(編號：41308010307)，作者參與完成了32位嵌入式CISC處理器龍騰C2的研究與設(shè)計。 本文主要研究并實現(xiàn)了32位CISC處理器龍騰C2的存儲管理單元(MMU)。本文對32位的Intel結(jié)構(gòu)處理器的存儲管理單元進行了詳盡的分析，在此基礎(chǔ)之上自行設(shè)計了同時

2、支持實模式、保護模式和虛擬8086模式三種工作模式的龍騰C2的存儲管理單元。 本論文的主要工作如下：1.詳細(xì)分析了Intel的32位處理器(簡稱IA-32)的地址管理機制和地址保護機制，分析了存儲管理單元設(shè)計的最新技術(shù)，為龍騰C2微處理器存儲管理單元的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 2.參與完成了龍騰C2的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和流水線設(shè)計，提出了存儲管理單元的設(shè)計方案。存儲管理單元采用分段與分頁組合的方式來支持三種工作模式下邏輯地址到物理地址

3、的轉(zhuǎn)換；采用硬件機構(gòu)TLB來加快轉(zhuǎn)換過程，使得地址轉(zhuǎn)換大多數(shù)情況下能在一個時鐘周期內(nèi)完成；同步完成基于訪問權(quán)的保護測試。 3.完成了龍騰C2存儲管理單元的詳細(xì)設(shè)計。分別對TLB不命中、跨行跨頁、下級流水段阻塞和微指令分支預(yù)測等進行了詳細(xì)分析，設(shè)計實現(xiàn)了MMU流水控制機制，解決了CISC結(jié)構(gòu)中單條指令和單個數(shù)據(jù)跨頁、跨Cache行的問題。 4.結(jié)合整個項目的驗證計劃，設(shè)計了模塊級仿真驗證存儲管理單元的TestBench模型