基于minisys的simd并行计算协处理器的设计与实现

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1、万方数据DESIGNANDⅡⅥPLEMENTATIONOFSIMDPARAI，LELAⅪT删ETICCOPROCESSORBASEDONMDⅡSYSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheProfessionalDegreeofMasterof‘一●EnglneermgBYChenYanSupervisedbyProf．Yangquan—shengSchoolofComputerScienceandEngineeringSoutheastUniversityApril2014东南大学学位论文独创性声明蜘万方数据本人声明所呈交的学位

2、论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：础一一日期：』世东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息

3、形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：芦钲丝一导师签名l阻期：≯，铲D么西7万方数据摘要随着计算机技术的发展，对计算机处理器在图像处理、音频优化等多媒体领域的并行计算能力的要求越来越高。Minisys的核心处理器是一款基于RISC架构，可以执行3l条MIPS精简指令集的处理器，其主要用于教学与实验。随着教学课程的要求不断提高，以使其成为一款实用、高性能嵌入式微处理器为目标，本文研究并分析了目前流行的提高处理器并行计算能力的各项技术，参照IntelMMX指令集功能和MIPS32指令集中相关协处理器指令，设

4、计了一套基于SIMD的并行运算指令集。本文以协处理器技术为基础，设计了一款基于SIMD架构的五级流水结构并行运算协处理器PAC，专用于执行上述指令集，并分析了其执行中存在的各类相关性，提出了相应的解决方案。此外，本文分析了上述协处理器与Minisys核心处理器之间的交互过程中可能出现的各类交互异常，设计了处理器间的交互机制，保证系统可以稳定、正确的协同工作。最后本文使用verilog语言实现了上述设计，并在quartus软件平台通过功能仿真测试验证了设计的正确性。关键字：SIMD，并行计算指令集，协处理器，交互机制万方数据Abstracl；AbstractWiththedevelopme

5、ntofcomputertechnology,theparallelcomputingcapabilitiesofcomputerprocessorhavebecomeincreasinglydemandinginthemultimediafieldrepresentedbyimageprocessingandaudiooptimization．TheMinisyscoreprocessorisaRISC—basedarchitectureprocessorwhichcanperform31MIPSstreamlinedinstructionset,anditismainlyusedfo

6、rteachingandresearch．Withthecontinuousimprovementofcurriculumrequirements，AimingatmakingMinisysapractical，high-performanceembeddedmicrocontroUerprocessor,ThispaperstudiesandanalyzesthecurrentpopulartechnologieswhichCanimprovetheabilityofparallelcomputing，anddesignsaparallelcomputinginstructionset

7、basedOilSIMDwithbotllMIPSinstructionformatandIntelMMXinstructionfeatures，byreferingtothefunctioncharacteristicsofIntelMMXinstructionsetandtherelatedinstructiOIlSofMIPS32instructionset．BasedOilthecoprocessortechnology,t