【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種跳轉指令目標地址定位裝置，屬于微處理器。
技術介紹
1、在cpu核運行的過程中為了盡量提高運行速度，取指要盡量做到“連續不斷”。但是隨之而來的問題只分支指令在沒有寫回的前提下是無法確定下一次取指的地址。因此經常采用一種預測下一次取指的地址方式，如預測正確那么就可以提升運行速度。但有種情況是“預測錯誤”就會產生錯誤的運行方向，此時cpu核中需要進行“流水沖刷”并重新取指。此時前面運行的指令需要全部作廢，影響cpu核運行效率。醫療心臟電生理設備，涉及到的通道信號數據量龐大，在cpu核處理生物電信號時對實時性有較強的要求。在原架構設計中實時性因多種原因導致卡頓，實時性差。
2、常用的方式分為靜態預測和動態預測，靜態預測分為不跳轉預測和靜態btfn(back?taken，forward?not?taken)預測兩種。動態預測分為一比特飽和計數動態預測器件；二比特飽和計數動態預測器件；一級預測器和相關預測器。占用的資源和復雜度逐級提升，但是精準度也越來越高。無論哪一種分支預測都不能保證百分百準確。
技術實現思路
1、針對現有取指方式影響cpu核運行效率的問題，本專利技術提供一種跳轉指令目標地址定位裝置及cpu核。
2、本專利技術的一種跳轉指令目標地址定位裝置，應用于cpu核中取指，包括分支預測模塊bpu1，還包括分支預測模塊bpu2；
3、分支預測模塊bpu1，用于接收指令，根據接收到的指令預測下一指令，并輸出接收到指令；
4
5、若分支預測模塊bpu1接收到的指令不是跳轉指令，將分支預測模塊bpu1預測的所述下一指令從指令緊耦合存儲器itcm中取出給分支預測模塊bpu1，將指令緊耦合存儲器itcm中所述下一指令的下一指令取出給分支預測模塊bpu2；
6、若分支預測模塊bpu1接收到的指令是跳轉指令，將分支預測模塊bpu2預測出的所述應跳轉到的指令從指令緊耦合存儲器itcm中取出給分支預測模塊bpu1；將指令緊耦合存儲器itcm中所述應跳轉到的指令的下一指令取出給分支預測模塊bpu1。
7、作為優選，所述裝置還包括相關性檢查模塊dep和臨時數據存儲空間mini?bufer；
8、同時從數據緊耦合存儲器dtcm中讀取分支預測模塊bpu1和分支預測模塊bpu2接收到指令的源操作數rs1和rs2到相關性檢查模塊dep，相關性檢查模塊dep判斷接收到指令的源操作數是否存在相關性，若存在相關性，則將分支預測模塊bpu1輸出的指令的執行寫回值存入臨時數據存儲空間mini?bufer中，若不存在相關性，將分支預測模塊bpu2接收到指令的源操作數rs1和rs2對應的值存入臨時數據存儲空間mini?bufer中；
9、分支預測模塊bpu2在預測應跳轉到的指令時，從臨時數據存儲空間mini?bufer中獲取相應的源操作數rs1和rs2。
10、作為優選，所述裝置還包括解碼模塊litedec1和解碼模塊litedec2，解碼模塊litedec1用于為分支預測模塊bpu1接收的指令提取指令信息；解碼模塊litedec2用于為分支預測模塊bpu2接收的指令提取指令信息。
11、作為優選，所述指令信息包括指令類型、源操作數rs1、源操作數rs2和立即數imm。
12、本專利技術還提供一種二級流水risc-v架構的cpu核，包括指令緊耦合存儲器itcm、上述的跳轉指令目標地址定位裝置、數據緊耦合存儲器dtcm、解碼模塊dec、執行模塊exec、派遣模塊commit和寫回模塊wb；
13、所述跳轉指令目標地址定位裝置中分支預測模塊bpu1的輸出輸入到解碼模塊dec，解碼模塊dec、執行模塊exec、派遣模塊commit和寫回模塊wb依次連接，寫回模塊wb的輸出為分支預測模塊bpu1輸出的指令的執行寫回值；
14、數據緊耦合存儲器dtcm為解碼模塊dec、執行模塊exec、派遣模塊commit和寫回模塊wb提供相應指令的源操作數rs1和rs2。
15、本專利技術還提供一種fpga，應用在醫療心臟電生理設備中，fpga包括上述二級流水risc-v架構的cpu核和其他功能模塊；
16、所述cpu核通過以太網接收解析出來的服務器下發的命令；
17、所述cpu核接收下位機的命令并解析；
18、所述所述cpu核將接收的命令和解析出來的命令發送給fpga相應的其他功能模塊中；
19、所述cpu核通過dma將fpga其他功能模塊產生的數據緩存并以均勻的速度讀取到所述cpu核中；
20、所述cpu核將從其他功能模塊讀取到的數據打包通過以太網發送至服務器。
21、本專利技術的有益效果，本專利技術在現有增加額外一組分支預測，犧牲了面積但是可以做到免除流水沖刷的功能，增加了cpu核運行效率。在極限惡劣的分支預測情況下可以將分支指令的處理流程縮短25％。在極限理想的情況下與常用的分支預測方式沒有任何區別。本申請應用于醫療心臟電生理設備，在增加了包含本申請設計的cpu核后，數據處理的實時性和流暢性得到了改善，達到了預期的要求。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種跳轉指令目標地址定位裝置，應用于CPU核中取址，包括分支預測模塊BPU1，其特征在于，還包括分支預測模塊BPU2；
2.根據權利要求1所述的跳轉指令目標地址定位裝置，其特征在于，所述裝置還包括相關性檢查模塊DEP和臨時數據存儲空間mini?bufer；
3.根據權利要求1所述的跳轉指令目標地址定位裝置，其特征在于，所述裝置還包括解碼模塊liteDEC1和解碼模塊liteDEC2，解碼模塊liteDEC1用于為分支預測模塊BPU1接收的指令提取指令信息；解碼模塊liteDEC2用于為分支預測模塊BPU2接收的指令提取指令信息。
4.根據權利要求3所述的跳轉指令目標地址定位裝置，其特征在于，所述指令信息包括指令類型、源操作數RS1、源操作數RS2和立即數IMM。
5.二級流水RISC-V架構的CPU核，其特征在于，包括指令緊耦合存儲器ITCM、權利要求1所述的跳轉指令目標地址定位裝置、數據緊耦合存儲器DTCM、解碼模塊DEC、執行模塊EXEC、派遣模塊COMMIT和寫回模塊WB；
6.一種FPGA，應用在醫療心臟電生
...【技術特征摘要】
1.一種跳轉指令目標地址定位裝置，應用于cpu核中取址，包括分支預測模塊bpu1，其特征在于，還包括分支預測模塊bpu2；
2.根據權利要求1所述的跳轉指令目標地址定位裝置，其特征在于，所述裝置還包括相關性檢查模塊dep和臨時數據存儲空間mini?bufer；
3.根據權利要求1所述的跳轉指令目標地址定位裝置，其特征在于，所述裝置還包括解碼模塊litedec1和解碼模塊litedec2，解碼模塊litedec1用于為分支預測模塊bpu1接收的指令提取指令信息；解碼模塊litedec2用于為分支預測模塊bpu2接收的指令提...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李紫健，朱李軍，趙永明，
申請(專利權)人：劍虎醫療科技蘇州有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。