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[连载]TigerSHARC系列DSP概貌之二 TigerSHARC结构
作者:admin    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2008-8-28    

    1.内部总线

    TigerSHARC拥有3条独立的128位宽的内部数据总线,用于输入/输出存储器的数据和指令。因此,对于一个250 MHz主频的器件,如果在每个指令周期内传输的信息量为48字节,那么它的带宽就能够达到12 GB/s。在这些内部总线上,1个典型周期内可能完成从1个存储块装载4个并行指令,同时从第2个存储块里向4个不同的寄存器里读4个字(4个完整的32位字),然后将4个的值存到第3个存储块里。当然,所有的这些数据传输和该器件的计算部分是并列进行的。

    2.TigerSHARC的内核

    TigerSHARC是第1块采用静态超标量结构的DSP芯片。它吸收了众多超标量计算机的优点,包括存储器访问结构、指令分支预测、互锁寄存器等新的技术,有些技术原来是用在通用计算机处理芯片上的。这里“静态”的含义是指令级的并行在解码和运行之前就决定了,而“超标量”是指芯片内部具有多条流水线,可以同时取得多条指令(TigerSHARC可以同时取得4条不同的指令)。互锁寄存器技术保证了当流水线复杂时,程序的执行不会被流水线延时而打乱。指令分支预测是通过1个128位的分支目标缓存器(BTB)实现的,目的是为了减少分支延时。

    TigerSHARC内部,包括1个程序控制单元、2个完全独立的计算单元、2个地址产生器、3块内部存储器、多条管道以及DMA控制器,如图10.1所示。

 

    由于采用了超长指令字机构(VLIW),TigerSHARC在1个指令周期可以执行4条指令。SIMD机制使得它可以同时操作多个32位的浮点数或32--16—8位的定点数。

    TigerSHARC的2个计算单元可以完全独立地运作,也可以通过SIMD方式执行同一条语句(不同操作数)。每个计算单元包括ALU、MPU和SHIFTER等3个计算模块。这些计算模块可以进行64位、32位的定点、浮点运算。每个计算单元有32个32位的数据寄存器,1个64位的数据是由2个寄存器中的内容组合而成的。数据传输以及MPU的某些输出甚至可以达到128位的宽度。

    仅仅依靠2个计算单元的SIMD方式提高并行处理能力是不够的。TigerSHARC在每个计算单元内部也采取了SIMD的思想(尽管没有这样称呼),当它取得1个64位数据时,是放在2个通用寄存器中的。TigerSHARC既可以将其理解为1个64位的数,也可以理解为2个32位的数据,也就是说它支持宽度可变的运算。对于每个寄存器中的32位数据,Tiger-SHARC既可以将其理解为32位的浮点数,也可以理解为1个32位、2个16位、4个8位的定点数。这在众多的DSP中是极其少见的,也使得TigerSHARC非常适合处理图像、视频和语音等信息。(在图像与视频处理中,经常要对8位数据进行运算,如计算红、蓝、绿的值)

    TigerSHARC可以在1个时钟周期内完成2个32位的浮点乘JJn运_算。对于定点数据,可以完成4个32位×32位的定点乘加运算,或者8个16位×16位的乘加运算,甚至16个8位×8位的乘加运算。图10.2解释了1个计算单元完成这些运算的过程。

    TigerSHARC的内存被分为三块,一块被用于程序存储空间,另外两块用于数据存储空间,用户可以对其进行自由分配。另外配备了一套地址线和两套数据线,可以在取一条指令的同时,取得两个数据。ADI公司到目前为止,没有公布其内存容量。但值得一提的是,Tiger—

 

SHARC的内存支持变字长数据连续存储,也就是说不同字长的数据可以连续地存放在内存空间中,而不会造成内存的浪费,其内部存储器带宽可达12 GB/s,这是非常诱人的。ADI公司也没有公布外部存储器的接口形式,但是声称外部存储器带宽可达800 MB。

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