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硬核可靠性高,能确保性能,如速度、功耗等,可以很快投入使用. 本书关注的并不是如何使用各种 IP 核搭建 SOPC 系统, 而是由于采用了可编程逻辑器件 设计各种硬件模块,由于使用了硬件编程语言,使任何一个人都可以通过阅读源代码掌握各 种功能模块的内部结构,比如可以掌握处理器内部的结构、原理,同样的,不需要高昂的代 价、漫长的周期就可以在 FPGA 上设计自己的处理器,就像开源的操作系统将操作系统拉下 神坛,开源处理器也揭开了处理器的神秘面纱,使得人人皆可谈论,正所谓: 旧时王谢堂前 燕,飞入寻常百姓家. 使用 HDL 描述的处理器称之为软核处理器.各大 FPGA 厂商都有自己的软核处理器 IP, Altera 公司的 NiosII,XILINX 公司的 MicroBlaze,但是这些 IP 核都不开放源代码.在此之外 还有许多开源的软核处理器.本节列举部分开源软核处理器,内容如下. 1.OR1200 OR1200 来自于 OpenRISC 项目,OpenRISC 项目的目标是建立一个免费、开源的计算平 台.这个计算平台提供一个带 DSP 功能的 RISC 处理器架构,提供一些基于该架构的 RISC 处理器, 以及免费、 开源的开发工具、 库、 操作系统和应用程序. OpenRISC 包括 OpenRISC

1000 和OpenRISC

2000 两个子项目.OR1200 是OpenRISC

1000 项目的一个主要实现,最初发布 于2001 年, 一直在持续改进, 目前的稳定版本是 Rel3, 采用 Verilog HDL 编写源代码. OR1200 是一个

32 位的 RISC 处理器,采用 Harvard 结构(即分开的指令与数据缓存) 、五级整数流水

2 步步惊 芯 ――软核处理器内部设计分析 线(本书分析认为只有三级整数流水线) ,并且支持 MMU,具备基本 DSP 功能. 2.LEON 系列 LEON 系列至今已发布到了 LEON4,这是一种 SPARC V8 架构的处理器.最初的 LEON1 与LEON2 由欧洲航天局发布,LEON3 由Gaisler Research 公司设计发布.2008 年Aeroflex 收 购了 Gaisler Research 公司,并于

2010 年1月发布了 LEON4,不过 LEON4 至今还没有公布源 代码.LEON 系列使用 VHDL 编写代码,其LEON

2、LEON3 系列都提供了一个容错版(Fault Tolerance) ,分别是 LEON2-FT、LEON3-FT,这主要是因为 LEON 系列原计划是使用在航天器 上,在航天器上的电子器件面临一个特殊问题,那就是太空中的各种高能粒子具有很高的动能, 当这些粒子穿过航天器的电子器件时可能会影响半导体电路的逻辑状态,甚至对半导体材料造 成永久损害.单个高能粒子对电子器件功能产生的影响称之为单粒子效应.其中,导致存储内 容在

0 和1之间发生变化的现象,称之为 SEU(Single Event Upset:单粒子翻转) .在容错版中 通过一些逻辑结构纠正 SEU 带来的影响.LEON2 采用五级流水线,LEON3 采用七级流水线, 同时增加了对多处理器的支持.LEON4 又引入了静态分支预测、二级缓存. 3.OpenSparc 系列 OpenSparc 开始于

2006 年3月,Sun 发布了 OpenSparc T1 的源代码,这是一个 64bit 的 处理器,采用了 SPARC V9 架构,含有

8 个处理器核,之间通过 crossbar 通信,每个核支持

4 个硬件线程,所以共支持

32 个线程.此外,每个处理器核支持 8KB 数据一级缓存、16KB 指 令一级缓存,

8 个处理器核共享 3MB 大小的二级缓存, 含有

4 个DDR-II SDRAM 控制器.

2007 年11 月Sun 发布了 OpenSparc T2,采用的还是

8 核,但每个核支持

8 个线程,所以共支持

64 个线程,采用的是