龙芯GS464E处理器核架构设计  

Design of Loongson GS464E processor architecture

作　　者：吴瑞阳[1,2,3] 汪文祥[1,2] 王焕东 胡伟武[1,2,4] 

机构地区：[1]计算机体系结构国家重点实验室,中国科学院计算技术研究所,北京100190 [2]中国科学院计算技术研究所,北京100190 [3]中国科学院大学,北京100049 [4]龙芯中科技术有限公司,北京100190

出　　处：《中国科学：信息科学》2015年第4期480-500,共21页Scientia Sinica(Informationis)

基　　金：国家科技重大专项“核高基”(批准号:2009ZX01028-002-003,2009ZX01029-001-003,2010ZX01036-001-002,2012ZX01029-001-002-002,2014ZX01020201,2014ZX01030101);国家自然科学基金(批准号:61221062,61133004,61173001,61232009,61222204,61432016);国家高技术研究发展计划(863计划)(批准号:2012AA010901,2012AA011002,2013AA014301)资助

摘　　要：龙芯GS464E是龙芯公司最新推出的高性能处理器核架构.在本文中,将介绍GS464E架构的核心特性.相比于之前的GS464架构,重点强化了访存性能和分支预测准确率,实现了MIPS DSP指令集和虚拟机支持,增大了处理器中各项队列的项数,并增大了Cache容量和TLB容量.访存子系统拥有3级Cache结构,每一级都采用LRU替换策略,可以支持多核缓存一致性协议.经过上述强化设计,GS464E处理器核已成为一个创新性的高性能处理器核架构.Loongson GS464 E is the most recent processor architecture introduced by Loongson Technology. In this paper, we describe the key aspects of the GS464 E architecture. Compared to the previous GS464 architecture,GS464 E focuses on improving the performance of memory access and branch prediction, using enlarged queues,caches, and TLBs in the processor. Support for the MIPS DSP instruction set and virtualization is also provided.Specifically, the memory subsystems have a 3-level cache hierarchy each with an LRU replacement policy, and also support multi-processor cache coherence. With the aforementioned optimization features, GS464 E has become an innovative, high-performance processor architecture.

关 键 词：处理器核 多核处理器 分支预测 访存性能 缓存一致性 

分 类 号：TP332[自动化与计算机技术—计算机系统结构]