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结合西北工业大学航空微电子中心所承担的“十五”国防预研项目:新一代战斗机用32位微处理器设计技术研究(项目编号:41308010108),作者参加了“龙腾R2”微处理器的设计。 “龙腾R2”微处理器在指令集和接口时序上与PowerPC750完全兼容,支持对称多处理(SMP)系统。 作者的主要工作如下: 1) 深入研究PowerPC750微处理器体系结构和PowerPC 60X总线协议,完成了“龙腾R2”微处理器总线接口部件的设计。在采用SMIC 0.18μm CMOS工艺库的情况下,Physical Compiler的综合结果显示:总线接口部件的关键路径是4.07ns,满足设计频率为233MHz的要求。 2) 在完成“龙腾R2”微处理器设计的基础上,探讨了几种在总线接口部件中实现可以提高多处理环境下处理器性能的方案:采用牺牲者缓冲区(victim buffer),合并写缓冲区,优化地址总线周期,采用“数据干涉”(data intervention)机制在两处理器的Cache之间传送数据,支持访存操作的完全乱序等。仿真显示:采用18入口(entry)的牺牲者缓冲区,存储器访问可以减少10%;采用合并写缓冲区的策略,存储器访问可以减少5%以上。 3) 深入研究了目前流行的验证策略,提出了一种基于功能覆盖率的验证环境的构建方法。完成了总线接口部件的验证,并参与了“龙腾R2”微处理器的系统验证。 4) 完成了“龙腾R2”微处理器的FPGA原型验证,验证结果显示:“龙腾R2”微处理器可成功运行西安航空计算技术研究所提供的VxWorks操作系统及实际应用程序。 “龙腾R2”微处理器的后端设计由Cadence公司协助完成。设计已经在中芯国际(SMIC)流片,目前正在西安航空计算技术研究所进行系统调试。