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随着集成电路技术的发展,微处理器设计和验证的复杂度日益增长。模拟器定应对上述挑战的重要手段,模拟器可以针对微处理器进行不同粒度模拟,包括指令级模拟、微体系结构级模拟和全系统模拟。 本文的模拟器平台UCSim-3基于64位超标量微处理器UniCore-3设计实现,包括指令模拟器UC3emul和结构模拟器UC3simu。其中,UC3emul模拟了UniCore64和UniCore-F64指令系统,而UC3simu模拟UniCore-3周期精确的微体系结构模拟。 本文完成的工作主要有: 1)设计和实现了指令模拟器UC3emul。UC3emul模拟了指令系统、存储体系、装载和系统调用等。在整个模拟器平台UCSim-3中,UC3emul不仅为结构模拟器提供译码、系统调用和装载等支持,还为后续的模拟器以及RTL验证环境提供了参考模型。UC3emul运行速度较快,平均可达到19 MIPS: 2)设计和实现了结构模拟器UC3simu。该模拟器使用SystemC对指令8流水线中的模块进行周期精确模拟,并模拟了存储体系、装载和系统调用。UC3simu可采用一些加速策略来加快运行速度。UC3simu平均速度可达到0.6 MIPS; 3)基于模拟器进行功能验证。在进行模块功能验证时,UC3simu同时作为参考模型和激励生成;在进行处理器核功能验证时,UC3emul可以作为参考模型;模拟器还可以与随机指令生成器UniRTG结合,反馈测试程序的执行代价,支持随机功能验证; 4)基于模拟器进行性能评测。通过修改UC3simu中模块的参数,运行基准程序进行性能评测,为UniCore-3微体系结构的设计探索提供评估。 本文实现的模拟器在UniCore-3的微体系结构设计、定向功能验证和随机功能验证中发挥了重要作用。UCSim-3通过不同粒度的模拟和性能评测,为UniCore-3的微体系结构设计提供参考。还通过提供模型参考、信号激励和执行代价反馈,为UniCore-13的功能验证提供支持。