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隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展,對嵌入式CPU的要求越來越高,而總線接口單元是嵌入式CPU不可或缺的重要組成部分,它為嵌入式CPU和外設(shè)及存儲器之間提供了接口控制,是決定系統(tǒng)性能的重要因素。深入了解總線接口單元的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法對嵌入式的開發(fā)大有好處。
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提出了一種面向嵌入式應(yīng)用的內(nèi)存管理單元(MMU)的全綜合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),其地址轉(zhuǎn)譯緩存(TLB)采用多級結(jié)構(gòu),包括第一級分離的組相聯(lián)微指令μITLB和微數(shù)據(jù)μDTLB及第二級統(tǒng)一的全相聯(lián)JTLB.第一級μITLB和μDTLB表項(xiàng)少且組相聯(lián),查詢速度快;第二級JTLB可采用多周期查詢方式,易于高速綜合實(shí)現(xiàn).選取Mibench測試基準(zhǔn)集中的部分典型應(yīng)用,通過嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)設(shè)計(jì)樣例,驗(yàn)證了該MMU結(jié)構(gòu)的應(yīng)用適應(yīng)性.SoC設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,多級TLB結(jié)構(gòu)MMU的系統(tǒng)性能與單級全相聯(lián)結(jié)構(gòu)最大僅相差3.8%.將設(shè)計(jì)的MMU集成在自主開發(fā)的高端32-bit嵌入式芯核CK520中,在0.18μm 6層金屬工藝最差工作條件下,處理器的時鐘頻率達(dá)到230MHz以上,面積僅增加了7.6%.
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