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GPTX CPU 1.0

GPTX CPU 1.0 是基于GPT Unity Platform框架实现的64位通用CPU核心。 GPT Unity Platform是一套平台化的可扩展、低功耗、性能优化的处理器内核。其可以广泛的应用于包括移动设备、基站、嵌入式FPGA核心和自定义计算等相关领域。 所有的平台处理器核心有一个名为“Unity 1.0 ISA”的融合指令集架构(ISA),其具有通用的ISA和与处理单元类型相关的ISA扩展。可供选择的处理单元类型包括中央处理器(CPU-作为系统中的应用处理器),图形处理单元(GPU)和数字信号处理器(DSP)。 Unity 1.0 ISA的一个重要属性是它能够有效地映射异构系统构架中间语言HSAIL(HSA FoundationTM制定的中间语言)指令。


图1. 统一平台的示例实现

GPTX CPU 1.0 核可以通过IP授权的方式提供给客户。第一款CPU核已经在TMSC(台积电)使用28nm HPC制成工艺流片,可于2016年第3季度提供给潜在客户作为评估或开发之用。


GPTX CPU 1.0 包含一个3发射5执行单元(整数运算单元,浮点运算单元,存储器,分支器和寻址单元)的乱序CPU核,能最大支持48条指令的乱序执行。此CPU核还包括32KB 4路组相联L1数据cache和一个8KB直接映射L0指令cache和32KB 4路组相联L1指令cache。所有Cache都连接到2MB的片内存储器中。该2MB存储器可以被配置成为8路组相联L2 cache或者1MB的8路组相联L2cache加1MB片上存储器。


GPTX CPU 1.0 的对外接口包括2个UART,16个GPIO和一个用以访问外部存储器和系统接口的双倍数据率外部总线。该外部总线可以通过配置支持64位,32位或16位操作。


GPTX CPU 1.0 特点总结:

特点 功效
工作频率 2.5 GHz(取决于物理实现的优化和工艺制程的选择)
三路超标量乱序流水线 大幅度减少数据相关的等待时间,提升性能状态机性能数倍,提升运算性能近一倍。在乱序缓冲区内最大能够支持256条指令
第一个试验样片的评估版内核在乱序缓冲区内支持48条指令
分布式寄存器堆 为减少寄存器堆端口数量,提升处理器速度,将寄存器分解为通用寄存器堆,浮点寄存器堆,寻址寄存器堆,和分支跳转目标寄存器堆
分布式寄存器重命名 通过寄存器重命名,获得更高的指令吞吐量。每个功能单元可支持63个物理寄存器。目前的评估简版内核寄存器数量为:
31个通用寄存器堆;24个浮点寄存器堆;18个寻址寄存器堆;6个分支跳转目标寄存器堆
指令预取架构 面向快速指令分发的指令预取架构可以减少指令分发的时间
分支预测 为减少访因跳转后管道填充丢失的执行时间,本架构提供2048个分支预测器,以保证90%以上的无延迟跳转
L0和L1指令cache 实现了快速内存访问,可根据用户需求进行配置
通过硬件提供256行,每行32 Byte或每行8条指令的L0 cache 支持的快速取指,完成最常执行的 loop控制的延迟最小化(无延迟环)
L1数据cache 实现了快速L1 D-cache内存访问,可根据用户需求进行配置,评估版内核:32KB4路组相联L1数据cache
动态可配置的统一L2指令数据cache 实现了快速L2内存访问。评估版内核的L2 cache是个2MB8路组相联cache(紧耦合存储器)
权限级别 提供三种权限级别用以访问系统资源。这使得它更容易实现管理程序和虚拟化,以及实施进程之间的隔离和信息安全

华夏芯统一处理器IP平台授权交付列表:

交付 说明
硬件交付
软,硬核 软IP核支持SoC设计工程师在任何硅工艺下集成我们的处理器
硬核提供在某一特定的工艺上更高性能和更低功耗的IP处理器
IP的交付时附带基于主流EDA工具(Cadence 和 Synopsis)的综合脚本
功能试验台 交付试用IP授权费后,我们为IP核验证提供仿真、FPGA、和样片测试平台
综合脚本和时序约束 软核的综合脚本包括:软核模块级的时序约束,软核与硬核接口级的时序约束,约束中包括falsepath和multi-cycle path的脚本选项(开关)
可供交付的模型
硬件集成模型 为SoC设计中的协同仿真提供简化的统一处理器IP核指令集功能模型
软件开发模型 为软件开发提供高速的汇编指令仿真模型
软件交付
集成开发环境(IDE) 基于Eclipse的项目集成开发环境
编译器 基于GCC的C语言编译器
汇编器 基于GCC的二进制机器代码汇编器
Linker 链接器 基于GCC的链接装载器
指令周期精确的系统模拟器 实现高效的JIT
调试器 基于GCC的debugger 汇编语言调试器
HSA finalizer 将HSAIL可执行文件转换为基于的HSA1.0 的目标代码
跟踪环境 面向嵌入式系统的实时硬件调试支撑系统

GPTX CPU 2.0