“龙腾R2”微处理器数据cache的设计与实现  

Design and Implementation of Data Cache Module in "Longtium R2" Microprocessor

作　　者：张鹏[1] 樊晓桠[1] 陈杰[1] 史莉雯[1] 

机构地区：[1]西北工业大学航空微电子中心,西安710072

出　　处：《科学技术与工程》2009年第7期1747-1750,共4页Science Technology and Engineering

基　　金：国家自然科学基金重点项目(60736012)资助

摘　　要：集成电路制造工艺的迅猛发展为设计高性能微处理器系统打下基础,自主研发高性能微处理器在我国具有很重要的意义。在微处理器的体系结构设计中,"存储墙"问题是很多设计者将面对的难题。以前的研究证明了片上cache是解决处理器与主存储器之间的速度差异的有效措施之一,是片内存储系统中最关键的部分。因而,设计与系统相匹配的cache对于处理器整体性能的提升有很大的帮助。针对航空应用领域,西北工业大学航空微电子中心自主研发设计了32位嵌入式RISC微处理器"龙腾R2",考虑到其应用特性,提出了一种支持多机系统的数据cache的设计方案;讨论了其RAM组织结构、高速缓存一致性、监听协议等。介绍了具体设计实现,包括控制通路和数据通路的设计;并且提出了优化的设计方法,保证了数据cache的低功耗。目前芯片已经成功流片,采用CMOS0.18μm工艺实现,芯片面积为4.8×5.2mm2,主频达到233MHz。The Aviation Microelectronic Center of NPU（Northwestern Polytechnical University）has recently completed the development of a 32-bit superscalar RISC microprocessor to meet the requirement of real-time application.The architecture of data cache is addressed for this microprocessor;Besides,the organization of RAM,cache coherency,snooping protocol,replacement policy and prefetching are also presented in detail.Now this ASIC chip had been successfully taped out using the CMOS 0.18 μm library.The die size is 4.8×5.2 mm2 and the CPU operating frequency can reach up to 233 MHz.

关 键 词：数据CACHE 一致性 监听 替换 

分 类 号：TP333.8[自动化与计算机技术—计算机系统结构]