CPU

32位超前进位加法器的设计

作者:T-Tang

最近在做基于MIPS指令集的单周期CPU设计,其中的ALU模块需要用到加法器,但我们知道普通的加法器是串行执行的,也就是高位的运算要依赖低位的进位,所以当输入数据的位数较多时,会造成很大的延迟,影响整个CPU的性能,为了减小这种延迟,遂采用超前进位加法器(也叫先行进位加法器),下面来介绍一下设计的原理:

设二进制加法器第 i 位为Ai, Bi,输出为Si,进位输入为Ci,进位输出为C(i+1),则有:

Si = Ai ⊕ Bi ⊕ Ci (1-1)

C(i + 1) = Ai * Bi + Ai * Ci + Bi * Ci = Ai * Bi +(Ai+Bi)* Ci (1-2)

令Gi = Ai * Bi , Pi = Ai + Bi,则: C(i + 1) = Gi + Pi * Ci

当 Ai 和 Bi 都为1时,Gi = 1, 产生进位C(i+1) = 1;

国产CPU代表“龙芯”在产品开发与产业化进程方面取得进展。在4月25日举办的“我们正在前进·龙芯2017产品发布暨合作伙伴大会”上,龙芯中科公司正式发布了“龙芯二代”全系列产品,包括高频达到1.5GHz的龙芯3A3000/3B3000处理器。其中,龙芯3A3000/3B3000的产品性能超过英特尔凌动系列、高端ARM系列,访存带宽方面达到与国际主流处理器相当的水平。

与此同时,龙芯中科还发布了面向通用领域的龙芯64位社区版操作系统、面向嵌入式领域的实时操作系统平台以及致力构造生态社区的开发者计划。这显示出,龙芯中科公司在国家安全相关市场经过多年发展后,无论是产品性能还是产业化进程方面均取得了较大进展。龙芯中科总裁胡伟武表示,未来龙芯的发展将面临重大转变,目标市场将从“以国家安全相关市场”为主,逐步过渡到“开放市场”。

龙芯二代全面推出,性能大幅提升

[FPGA]MIPS CPU及ISA设计

CPU

CPU功能简介

该CPU支持32条基础MIPS汇编指令(包含mfc0, mtc0, syscall三条中断相关的特权指令)。支持32位加减运算、逻辑判断、内存操作等操作。

对于各种外设的控制是由lw,sw两条命令对于特定地址空间操作来实现
支持16个中断设备,并且支持中断嵌套。

支持指令

中断

中断相关指令

● 读CP0指令 mfc0 rt, rd : GPR[rt] <= CP0[rd]
● 写CP0指令 mtc0 rd, rt : GPR[rd] <= CP0[rt]

【视频】MIPS Linux内核和发行版演示

Matt Readfearn 是 Imagination Technologies 优秀的软件设计工程师,展示了使用 Creator Ci40 的 MIPS Linux 内核。

这些嵌入式Linux系统基础知识你应该知道!

来源:嵌入式资讯精选

1嵌入式Linux系统的构成

1、硬件
2、内核
3、应用程序(形成根文件系统)

2构建嵌入式Linux系统的主要任务

1、内核部分
2、应用程序部分

嵌入式Linux的开发大致可分为三个层次:引导装载内核、构造文件系统和图形用户界面。作为操作系统重要组成部分的文件系统,决定了操作系统本身的信息和用户的数据在存储设备上的组织形式。对嵌入式文件系统的研究、设计和开发也逐渐成为嵌入式系 统研究领域的一个方向。

3内核精简

在精简内核在编译内核之前,首先要明确需要哪些驱动和模块,然后只选择需要的驱动和模块,

例如,如果系统不需要网络支持,则可以去掉网络模块 。

内核一般是以压缩方式存放的,在系统启动时会自行解压。

内核都是常驻内存的,当需要调用应用程序时,再把需要的程序从磁盘调入内存运行。

4嵌入式系统的组成

1、嵌入式硬件(嵌入式处理器和嵌入式外围设备)
2、嵌入式操作系统
3、嵌入式应用软件

● 嵌入式处理器

简单来说,我们常听到的 22nm、14nm、10nm 究竟是什么意思?

如题,先从大厂说起。目前芯片厂商有三类:IDM、Fabless、Foundry。

IDM(集成器件制造商)指 Intel、IBM、三星这种拥有自己的晶圆厂,集芯片设计、制造、封装、测试、投向消费者市场五个环节的厂商,一般还拥有下游整机生产。

Fabless(无厂半导体公司)则是指有能力设计芯片架构,但本身无厂,需要找代工厂代为生产的厂商。

Foundry(代工厂)则指台积电和 GlobalFoundries,拥有工艺技术代工生产别家设计的芯片的厂商。我们常见到三星有自己研发的猎户座芯片,同时也会代工苹果 A 系列和高通骁龙的芯片系列,而台积电无自家芯片,主要接单替苹果和华为代工生产。

制程

在描述手机芯片性能的时候,消费者常听到的就是 22nm、14nm、10nm 这些数值,这是什么?

这是芯片市场上,一款芯片制程工艺的具体数值是手机性能关键的指标。制程工艺的每一次提升,带来的都是性能的增强和功耗的降低,而每一款旗舰手机的发布,常常与芯片性能的突破离不开关系。

据悉,骁龙 835 用上了更先进的 10nm 制程, 在集成了超过 30 亿个晶体管的情况下,体积比骁龙 820 还要小了 35%,整体功耗降低了 40%,性能却大涨 27%。

人工智能的未来在于神经形态芯片,将取代CPU

《连线》杂志近日撰文指出,神经形态芯片(neuromorphics)被设计专门用于模仿人类大脑,他们可能很快取代CPU。以下为文章内容摘要:

类似于苹果Siri这样的人工智能服务,都需要把用户问题传输到遥远的数据中心,然后通过数据中心的运算再传回答复。此类人工智能服务需要依托云计算,是因为目前的电子设备还没有足够的计算力,来运行机器学习所需的超强处理算法。

目前绝大多数智能手机中配置的CPU,都无法单独支持在设备中运行像Siri这样的系统。不过理论神经科学家、加拿大人工智能初创公司Applied Brain Research联席首席执行官克里斯·艾利斯密斯(Chris Eliasmith),对新型芯片将会改变这一切充满了信心。

“许多人都认为摩尔定律已走向终结,这意味着使用同样的方式,我们将无法廉价的获得‘更多计算力’,”艾利斯密斯说。在他看来,神经形态芯片的快速发展将会解决这一问题。虽然神经形态芯片并不广为人知,但若干家大型芯片制造商已在开发此类芯片。

传统CPU的处理指令基于“时钟时间”--信息如同被节拍器管理一样按一定的时间间隔发送。神经形态芯片在芯片中模拟人脑同步处理多种数据的能力。根据图像、声音或其他信号的变化,神经元可以改变与其他神经元之间的联系。所以说,这些神经形态芯片模拟的是人脑的神经网络,可以实现人脑的部分功能。

2017年3月8日 ─Imagination Technologies 宣布,巴西的 Unitec 半导体公司 (Unitec Semiconductores) 已选用 MIPS M-class CPU 作为其新款电源管理 IC 的控制器。这款芯片将被用在 Unitec Semiconductores 旗下子公司 Unitec Solutions 为 IoT 智慧城市应用开发的各项产品中。

精巧、高效率的 MIPS microAptiv MCU IP 内核是微控制器 (MCU) 和嵌入式应用的理想选择,可满足这些应用对于高性能、高效率以及安全性的即时需求。它是 Imagination 最精巧、最低功耗的 CPU 系列产品,与竞争对手同类型的集成式 MCU/DSP 解决方案相比,拥有更优异的性能。

Unitec 副总裁 José Vidal 表示:“通过半导体与解决方案的结合,Unitec 可为智慧城市、IoT、工业应用、生命科学以及其他令人振奋的领域开发具高度竞争力的产品。我们的目标是要通过创新,让人们的生活变得更美好。我们对 Imagination 有着非常正面的评价,从其提供的高品质与高性能 MIPS CPU IP 到绝佳的技术支持,因此期望未来能进一步与 Imagination 建立战略性合作关系。”

CPU空操作的原理是什么?

来源: http://www.tuicool.com/articles/YJfqUjV

最近在利用空余时间写一个兼容MIPS32指令集架构的CPU,尽管它和Intel的不同,但MIPS对nop指令的处理方式可以给你一点启发。

首先上过计算机体系结构课的你一定知道,现代CPU都采用流水线结构。在一个简单的五级流水的MIPS32处理器中,五级流水分别实现的逻辑操作是: 取指、译码、执行、访存、回写 。

CPU空操作的原理是什么?

(图片来自网络,侵删)

在取指阶段,cpu从内存中代码区读取指令,然后将其送入译码阶段进行译码。那么译码阶段做了什么呢?要了解这一点,我们先来看看指令本身长什么样子,以移位操作指令sll为例,其在汇编语言中的用法为:

sll rd, rt, sa

意思是将地址为rt的通用寄存器的值向左移sa位(空出来的位置用0填充),得到的结果保存到地址为rd的通用寄存器中。(寄存器在上面那张图中就是译码阶段上方的那个“Register file”方块)

Unity渲染优化中文翻译(二)——CPU的优化策略

来源:http://www.cnblogs.com/zblade/p/6402507.html

紧接上一篇文章,继续渲染的优化问题,若有错误,请指出,让我也学习进步,谢谢。

如果游戏渲染问题来自CPU

概括的来说,CPU在一帧的渲染中的工作可以分为三个部分:

● 决定谁需要被渲染
● 为GPU准备渲染指令
● 发送渲染指令给GPU

在每个部分中又有许多单独的任务,这些任务主要通过多个进程来执行。多进程确保渲染任务的并发执行,单个进程执行单个渲染任务,从而大大提高渲染性能。如果渲染任务被分配到多个进程进行,这就是多进程渲染。

在渲染中主要有三种进程:主进程,渲染进程和工作进程。主进程主要负责CPU中的大部分工作,也包括渲染任务。渲染进程特定用来给GPU发送渲染指令。对于工作进程来说,每个工作进程执行单独的任务,例如剔除或者网格的蒙皮。每个任务由哪个进程执行取决于游戏设置和运行时的硬件条件。例如,如果游戏运行硬件中CPU处理能力越强,就会有越多的工作进程产生。基于这个原因,我们的游戏在不同的硬件上会有不同的表现,我们需要基于目标硬件进行特定的游戏运行问题分析。

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