龙芯系统中的北桥设计

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1、中国科学技术大学博士学位论文“龙芯”系统中的北桥设计姓名：武杰申请学位级别：博士专业：粒子物理与原子核物理指导教师：王砚方2003.4.1致谢————————P———————————————————一I．回想起论文的完成过程，真是很让人感慨，在这过去的一年多时间里，有太多的人投入了太多的精力，想起那段人家在一起同喜同优的日一，直到现在仍然还很激动。在这里我不想特别的感谢某个人，因为它不是一个人能够完成的，它是一个集体的力量，没有人家团结起米的共同奋斗，齐心协力的同谋共策，我是无法想象这样一个项目如foj-去完成。北桥项目的完成是和快电子实验室全体成员的群策群力，以及多年来积

2、累r来的宝贵经验和优良作风分不开的。可以说它是快电子实验室知识积累的结晶，而我41'JH,不过是得到了一个展示它的机会。在此我衷心的感谢快电子实验室在我这五年多的时间里对我的培养和教导，是快电子实验室让我掌握了现代化的科学知识，养成了认真、严谨的学术作风。请允许我在这里列出多年米对我在快电子实验空期间的J。作和生活给予了很大帮助的老师以及在北桥项目中参加实际开发工作的同学，他们是：王砚方教授、安琪敦授、汤家骏副敦授、王永纲副教授、张万生讲师、乔崇博士、张俊杰博十、杜学峰硕士和唐f}I：悦硕士。在论文的完成过程中，中科院计算所的张志敏老师、张福新同学和高翔同学都曾给与我们夫力

3、的帮助；还有我们的后勤保障大队长=程伊敏小姐，是她帮我们解决了大部分的物资和设备供府问题，在此一并提出感谢。最J厅，仅以此文乖1I"N的这首小诗献给一直给与＆物质和精神方面巨大支持的父母和妻‘Jo七言·劳获春秋寒暑、#}{闲白忍入梦语喃喃纵有千芙叠盏障为得一笑冲九天笔者T-2003年4月15日科大—————生曼曼兰燮鲎蔓轰堂篓堡羔：楚蔓：墨篓窆墼!!鲎墼鎏茎囊!!塑箜!耍重l。摘要一个嚣家懿囊蓬兴蒜帮襞鬟，必鬃育丧己熬怼羧工旌痒支持。淹餐科学技术熊发嚣，诗筹橇技寒在入簦：豹篷活帮工娃生产中扮演潜越采越麓要的角色。如何摆脱柬缚，发展自穗的诗舞规接宋，瑟经越来越被入守j爨橇，宄

4、其是在一个翟家的敢麝、军飘帮金融辞关系到灏家命躲的核心部门，这个间题遐褥挖为突如。本论文阐述了一个爨予FPGA的jg播芯片设计，宪是粕中科院诗棼撬技术掰究搿台稼魏一个顼强，宅熬主要露的是霹将采憋“巍棼II”CPU莛翅搭建～争攒蠢爨主产较黪诗葵辍累线。’藏是MIPS系到诗冀撬≤g蟒嚣产纯酶蓠狡尝试，残越拶除段+我稍豹麓标是儆剿与Algorithmics公嗣赫Bonit064j￡褥芯鹭褒硬搏(营辫缀≥魏较搏主稷麓兼器，势鬟$&够赢接替换。麓翦浚诗蹬菠已经液动究藏，遮到了预期静设计黼标，和间类獭阑矫产晶相比其性能基本掩乎，甚至戎装彗参数辩瓣试土廷齄一筹。嚣辑豹醺诗莱掰Ybri／o

5、g褥言赛蕊，初期秘FPGA仅仅蹩一个虢谨淤段。它的实现与其体硬件茏关可以根方便的移植列ASIC设计，从丽使就桥的实际性能褥到迸～步的拖岗。竹幺是越辑?熊褥谯计冀槐缝{奄中超到什么群的锃躅2为幸}么髑琏捺?这胃髓跫稷多不是特别熟悉避一簇域浆A案至g速麓论交麓罄是想刘麴瓣避。在论文的簿l章壤强答7送鹫瓣题+宅簸谤冀规结捣携发袋辑妻谬越，逐澎遗gi爨l＆辚熊概念；播述了≤￡褥熬葫熊势势褥了就攒对予稳臻一个诗饕聪慧绞瓣耋蘩缝。我铂筑能耩疆诗莛一个蘩予FPGA舔数字系统竣计，它不圈子一般静数字逻辑设谤，在论文躺籀2牵擞，觚夫规模数字系统的设计人手，阐述了对予北桥这样一个复杂的设计中所

6、莱敬拘基本方法和掰念。接⋯F采从论文魄第3颦开始避杼她桥设计拣详细介缁。我{f蹬§j￡耩采鬻熬分模块能竣诗，所以在第3章里也蹩按照I￡攒的熬本擒戏，蓠先分缁了jS橇黪整体框黎霸l特点，然惹分MIPSCPU羧西、SDRAM拉躺嚣搂珏、PCI基绞控裁接爨、DMA控裁器、漏黎FO蕊线接鼗、肉帮惑线静羧、PCI惑线辞裁、10梅毒荐嚣张系统孛黼控隶8警9个帮分分剐对替个模浃的设诗避行了详缀瓣说臻；谤文熬薅4零穷绍了在琵耩豹扦轰设计过程中新穗用的一些耐属按术，比如北桥的硬件舞綮乎螽帮较{譬仿真平台。4摘舞在第5章中对北轿的鲢麓测试强国了台围黉型莺矫产箍豹霹跑和分毫蓐，并撵密程l￡桥没汁

7、中还有待开发和完善的地方。通过这一章的测试方法和数据，可以看出我们的北桥设计在功能上与Bonit064完全兼容，性能上基本持平，并且在禁些参数的测试上还超过了Bonit064。最后一章，也就是第6警对全文作了一个阉顾，总结了北拼设计的主要工作嗣i创新点。在论文末尾的附录中详细的列出了北桥开发过程的大事记，希望以此来回忆和纪念那段曲折的历骝。因为

8、b桥的设计是一个相当复杂的数字逻辑，它涉及的技术1}常多，受篇幅限制不可能在这靛论文孛⋯洋尽撰述，只琵绘翻一个结穆性鑫勺奔缓。评‘雾祝技零麓潼产诧楚一条攘当曲折和漫长的道路