R10000 是什么?
MIPS R10000 是 R 系列处理器的最新架构。它实现了 MIPS IV ISA(指令集架构),它是 MIPS III 的超集,例如由 R8000 支持。在计划的 200 MHz 时钟频率下,这款四路超标量处理器的峰值性能为 800 MIPS。
R10000的特点
R10000 具有以下主要功能,如下所示 -
它是一个四路超标量处理器,最大调度率为 5。
它使用预解码。
它有三个团体预订站。
获取有关指令调度的操作数。
重命名是使用合并的架构和重命名寄存器文件实现的。
使用 ROB 保持顺序一致性。
R10000 执行核心由以下主要单元组成:解码/发布单元、FX 和 FP 寄存器映射表、三个组保留站、合并的 FX 和 FP 寄存器文件、七个 EU 和 ROB。EU 如下:三个 FX 单元和四个 FP 单元。FX 单位是 IU1、IU2(整数单位)和 AU(地址单位)。IU1 和 IU2 都可以执行范围广泛的简单算术和逻辑指令。
此外,IU2 可以进行整数乘除运算。地址单元(AU)是用于生成地址的地址加法器。可用的 FP 单元专用于 FP 加法 (FADD)、乘法 (FMUL)、除法 (FDIV) 和平方根计算 (FSQRT)。
R10000 有一个用于 FX 操作的短五页流水线,包括取回、解码、分派、执行和回写周期。R10000 采用预解码来缩短关键的解码/发布/重命名路径。在每个周期中,从 I-cache 中取出 4 条预解码指令(Fetch cycle)。随后,所有四个指令都在下一个周期(解码周期)中进行解码、发布和重命名。解码和发布都是按程序顺序进行的。
已发布指令的解码寄存器编号被重命名。每个映射表有 32 个条目和足够的读写端口,可以在每个周期中重命名最多 4 条相同类型的指令。
FX 映射表提供 12 个读和 4 个写端口,而 FP 表有 16 个读和 4 个写端口。因此,FX 指令最多可以有三个操作数,而 FP 指令最多可以有四个操作数。
目标和源寄存器编号的重命名完全不同。在重命名期间,如果手头有空闲寄存器,则从每个合并的 FX 和 FP 寄存器文件中可用的 64 个物理寄存器中为每个目标寄存器分配一个新的物理寄存器。
此外,每个表都使用新建立的最多四个目标寄存器的映射进行更新。源寄存器只需读取实际物理寄存器编号即可重命名,这些编号从相关映射表中分配给相关架构寄存器。
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