Устройство и принцип работы регистрового файла микропроцессора

УДК 004.4'422 П.С. Долотов, А.Л. Зуев Устройство и принцип работы регистрового файла микропроцессора «Эльбрус» Многопортовый регистровый файл является центральным устройством современных микропроцессоров. Важнейшими характеристиками являются время выборки и частота обращения к регистровому файлу. Основными блоками регистрового файла являются: блок дешифрации, включающий схемы формирования стробов, массив запоминающих ячеек, блок усилителей считывания и записи. Описанная память может каждый такт принимать адрес записи либо чтения, а через 3/2 такта считанное слово уже может быть получено приемником. Время работы по записи составляет 1 такт. Для увеличения пропускной способности памяти обычно предусматривают возможность обращения сразу по нескольким адресам. Это достигается за счет применения многопортовых ячеек. При этом количество управляющего оборудования и усилителей чтения/записи увеличивается пропорционально числу портов, и появляется необходимость в дополнительном управляющем оборудовании для исключения коллизий, связанных с обращением к одной строке по разным портам. Регистровый файл для тестового кристалла микропроцессора E2K «Эльбрус», отвечает следующим требованиям: - разрядность слова - 64 бита; - количество слов - 256; - количество портов для записи - 10; - количество портов для чтения - 10; Двадцатипортовый регистровый файл содержит 256 64-разрядных регистров. Каждый такт на внешнюю шину может быть выдано содержимое 10-ти регистров и принято на хранение 10 64-разрядных слов. Регистры адресуются 9-разрядным адресом, в котором 8 битов адресуют один из 256 регистров и один бит служит для активации операции записи либо чтения по данному порту. Условие получения предельного быстродействия требует максимально сократить размеры запоминающего массива при неизменной его емкости. Уменьшение количества физических портов вдвое(с 20 до 10) позволило бы в 4 раза сократить площадь массива, вдвое уменьшить площадь управляющего оборудования и поднять максимальную частоту. Поэтому было решено массив ячеек сделать 10-портовым, а операции чтения и записи разделить во времени: в первой половине такта производить чтение по 10 портам, во второй - запись. Соответственно, дешифрацию адресов чтения и записи также предполагается выполнять на одном оборудовании. Это означает, что за 1 такт каждый из десяти дешифраторов сработает дважды - первый раз с адресом чтения, а второй - с адресом записи. Была разработана специальная ячейка памяти (рис.1). Она имеет десять пар выходов на битовые шины десяти физических портов. Подключение к ячейке конкретной пары осуществляется с помощью коммутатора на n-канальных ключевых транзисторах, управляемых словарными шинами. Рис. 1 Десятипортовая ячейка памяти. Литература 1. P.Gronowski et al, “High-Performance Microprocessor Design”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.33, no.5 2. A.Bharadwaj and M.Horowitz, “A Replica Technique for Wordline and Sense Control in Low-Power SRAM’s”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.33, no.8 3. J.Yuan and C.Svensson, “High-Speed CMOS Circuits Techniques”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.24, no.1 4. R.H. Krambeck, et al, “High Speed Compact Circuits with CMOS” IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.SC-17, no.3 5. РЕГИСТРОВЫЙ ФАЙЛ С ПОЛНОСТЬЮ КОНВЕЙЕРНОЙ АРХИТЕКТУРОЙ (версия 15.2.95), внутренний отчет МЦСТ. 6. Uyemura, VLSI CMOS Design 7.A.Sharma Semiconductor Memories, IEEE Press, 1997 РЕФЕРАТ УДК 004.4'422 П.С. Долотов, А.Л. Зуев Устройство и принцип работы регистрового файла микропроцессора «Эльбрус»//Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук – общая и прикладная физика: Сборник трудов ХХ-й научной конференции МФТИ /МФТИ М.:2007 Рассмотрено устройство, принцип работы, схемотехнические и топологические решения, использованные при проектировании регистрового файла для микропроцессора «Эльбрус». Данный регистровый файл реализован в кремнии и успешно работает на частоте 500 Мгц. Библиография: 7 назв.

Похожие:

	Урок Курс: второй Специальность Обучающая цель: Ознакомить учащихся со сварочными п/автоматами: назначение, устройство; механизм подачи проволоки и регулирования...		Билет №13 Понятие файла и файловой системы организации данных (папка, иерархическая структура, имя файла, тип файла, параметры файла). Основные...
	Лабораторная работа №1 «Устройство и принцип работы стенда» «Новоубеевская основная общеобразовательная школа» Дрожжановского муниципального района Республики Татарстан		Отражательный клистрон Цель работы: изучить устройство и принцип действия отражательного клистрона, проанализировать физические процессы, происходящие в...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Изучить назначение, основные боевые характеристики, общее устройство и принцип работы подствольного гранатомёта гп-25		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Изучить устройство карбюраторного двигателя внутреннего сгорания автомобиля, принцип его работы, возможные неисправности, способы...
	1. Основные понятия информатики. Устройство и принцип работы персонального... ...		Итоги работы за 1 полугодие 2012 – 2013 учебного года! Основы информационных технологий Файловая система (понятие файла, имя файла, типы файлов, структура файловой системы пк, особенности системы fat и ntfs, работа с...
	Некоторые рекомендации по оформлению новых уроков в проекте «Открытые уроки» для студентов Название файла урока любое, но лучше осмысленное, латинскими буквами, расширение файла htm		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ...
	Разработка урока по физике в 11 классе тема: электромагнитные волны Ознакомить учащихся с практическим применением электромагнитных волн, раскрыть физический принцип радиосвязи, рассмотреть устройство...		Реферат на тему: Устройство и принцип действия накопителей cd-rom В начале 80-х годов голландская фирма «Philips» объявила о совершенной ею революцией в области звуковоспроизведения. Ее инженеры...
	«Открытие и закрытие файла последовательного доступа. Запись в файл... Обучающая: закрепление навыков использования оператора ветвления при составлении и реализации программ, набора и отладки программы,...		Урок информатики для 8 классов «Устройство персонального компьютера» Материалы: мультимедийная установка, презентация «Устройство персонального компьютера», компьютеры, подключенные к интернету, программа...
	Реферат по электротехнике на тему «Принцип действия бытовой электроники» Работу Сбисы, микросхемы и др Самой важной платой компьютера является системная плата. На ней находятся центральный процессор, сопроцессор,...		Указания по оформлению курсовой работы по «Технологии профессиональной деятельности» Курсовая работа оформляется в виде электронного файла и пересылается преподавателю на электронную почту не позднее чем за 2 дня до...