基于指令双发射的高性能低功耗嵌入式处理器

摘要

一种基于指令双发射的高性能低功耗嵌入式处理器，包括取指单元，用于在单时钟周期内预取两条指令，并送入流水线；双路译码单元，用于在单时钟周期内并行译码两条指令；发射单元，用于单时钟周期并行发射两条指令；指令分发执行控制单元，用于根据运算负荷动态调整指令分发，依照乱序执行机制控制执行；指令执行单元，用于进行指令的结果的运算；载入/存储单元，用于在当指令发生缺失时，后续指令成功占用流水线并顺利访问片上数据存储器和片外数据存储器。本发明在低功耗的前提下提高嵌入式处理器的性能、降低成本。

主权项

1、一种基于指令双发射的高性能低功耗嵌入式处理器，其特征在于：所述嵌入式处理器包括：取指单元，用于在单时钟周期内从所述片上指令存储器或片外指令存储器中预取两条指令，并送入流水线；双路译码单元，用于在流水线中设置两个相同的译码单元，在单时钟周期内并行译码两条指令；发射单元，用于将译码后的两条指令存放到流水线寄存器，单时钟周期并行发射两条指令，如参与运算的操作数准备完毕，在下一时钟周期将其送入执行单元开始执行；如参与运算的操作数未准备完毕，将操作数未就绪的指令暂时保存至保留站寄存器中并释放发射窗口，下一个时钟周期，后续指令通过发射窗口进行正常发射；指令分发执行控制单元，用于根据运算负荷动态调整指令分发，指令分配逻辑实时监测各执行单元的工作情况，并根据各指令执行单元返回的信息将当前发射的指令动态分配至空闲的执行单元中；指令执行单元，用于进行指令的结果的运算；载入/存储单元，用于当指令发生载入/存储操作缺失时，当前载入/存储指令临时释放流水线，在专用的回填缓冲区中等待结果从片外载入，后续载入/存储指令成功占用流水线并顺利访问片上数据存储器和片外数据存储器。