前言
CPU和操作系统是现代计算机系统的两大基石,CPU的设计技术及加工工艺是集成电路技术发展的标志之一。随着集成电路工艺的不断进步,计算机系统集成到单芯片上,形成片上系统(System on Chip,SoC),并且SoC系统越来越复杂,需要投入大量的人力才能完成。在这种情况下,一个稳定的开放源代码的公共软件和硬件开发平台是技术发展的需要。这种需要推动了开放源代码操作系统Linux的快速发展,也必将推动开放源代码集成电路技术的快速发展。
OpenRISC1200处理器
目前,x86系列及ARM系列的CPU分别是桌面系统和嵌入式设备的最常用的商业化处理器。但其IP核价格昂贵,技术保密。
OpenRISC1200处理器,简称OR1200,是OpenCores组织提供的基于GPL协议的开放源代码处理器,它技术成熟、性能良好,一般认为其性能在ARM7到ARM9之间,适合于嵌入式设备。同时,OpenCores组织还提供了与之相适应的大量开放源代码IP核。
OR1200典型的应用情况是:在使用0.18μm及6层金属工艺时,OR1200的主频运行在300MHz,可以提供300Dhrystone,2.1MIPS和300次的32×32 DSP乘加操作。OR1200缺省配置时有100万个晶体管。
OR1200是属于OpenRISC 1000序列中的32位标量RISC处理器,它具有哈佛结构、5级整数流水线,支持虚拟内存(MMU)和Cache,带有基本的DSP功能。外部数据和地址总线接口符合Wishbone片上总线标准。
CPU设计包括CPU的指令集设计、架构设计、芯片的前端设计和后端设计、编译器和操作系统的移植等。另外,SoC建立CPU运行环境还需要很多IP核,如:显示模块、键盘输入模块等。因此,CPU的设计是复杂的系统工程。
由于片上系统功能庞大,设计复杂,工作量已经不是少数人或于小公司能完成的。像Linux一样的开放源代码是SoC设计的必由之路。
(未完待续)
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