基于MIPS架构的RISC微处理器RM7000A
引 言
1 RM7000A概述
??RM7000A是PMC-Sierra公司RM7000系列微处理器的一种，使用CMOS 0.18μm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8MB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（Prefetch）；最高工作频率可达400MHz；可宽温工作，350MHz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16KB指令缓存和16KB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400MHz时，主缓可以给整型单元和浮点型单元提供总计高达6.4GB/s的带宽。256KB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（non-blocking cache），即在缓存访问产生未命中（cache miss），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。RM7000A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（dual issue mechanism）
??RM7000A的指令分为四种类型：整数型、浮点型、分支转移（branch）和存/取（load/store）。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：M-pipe（memory）和F-pipe（function）。其中，F-pipe处理整数型、分支转移和浮点操作，如加、减、乘、除等；M-pipe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。
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