摘要：开发龙芯2号这样的高性能通用处理器是一项极其复杂的艰巨任务·龙芯2号处理器的设计规模和复杂度比龙芯1号增加了许多倍,如何保证设计的正确性是一个重大挑战·简单的系统级测试已经不能满足设计的需要,这就要求采用多种有效的、先进的验证方法和工具帮助设计者尽可能早的发现和改正设计错误·主要介绍了在龙芯2号处理器的设计开发过程中采用的功能验证流程和主要验证方法·模拟仿真是主要的验证手段,新的形式化验证方法也应用到了验证流程当中·

摘要：设计并实现了一个网络计算机系统方案。该方案采用国产高性能龙芯2E处理器和自主设计的北桥,对于主板上的电源设计、北桥设计、信号完整性等关键问题给出了相应的解决方法。针对信号完整性问题提出了先期约束后期仿真的布线机制,提高了高速信号系统板级设计的可靠性。理论分析和实验结果表明,该方案是一个通用可靠的龙芯2E板级系统方案。

摘要：随着生产工艺的提高,芯片上能集成越来越多的晶体管,多线程技术也逐步成为一种主流的处理器体系结构技术,而多线程处理器的软硬件接口也就成为急需解决的问题.在分析同时多线程的软件需求的基础上,提出龙芯2号同时多线程处理器的软硬件接口协同设计解决方案,给出相应的操作系统实现方案.同时,在Linux2.4.20的基础上实现了龙芯2号同时多线程处理器相应的操作系统.通过运行SPEC CPU2000等测试程序进行性能评测,充分说明实现软硬件接口的龙芯2号同时多线程处理器极大地提高了多进程负载的性能.分析和设计方案不仅适用于同时多线程处理器,而且对于片内多核处理器的设计也有借鉴作用.

摘要：现代高性能通用处理器的设计越来越复杂,模拟器在处理器设计中所起的作用越来越大.龙芯2号是中国科学院计算技术研究所研制的高性能通用处理器.最早开发的龙芯2号的模拟器ICT-Godson是信号级模拟器,它模拟了处理器的所有细节,十分准确,但速度和灵活性有较大限制.文章基于SimpleScalar工具集,设计并实现了龙芯2号的模拟器***-Godson具有高速度和高灵活性的优点,且准确性也很高.在3.0GHz的Pentium4微机上,Sim-Godson速度约为500K指令/s.大部份测试程序在Sim-Godson上的IPC(Instruction PerCycle)与ICT-Godson相差不到5%,达到了很高的准确性.Sim-Godson在龙芯2号的性能分析工作中发挥了重要作用.

摘要：基于决策图的字级模型检验方法虽然能完全验证运算电路,但它从有缺陷的设计中发现系统规范的反例所需时间较长.而基于SAT的有界模型检验方法虽然能较快地发现反例,但它不支持包含数学公式的系统规范,因而难以用于验证运算电路.提出了基于SAT的字级模型检验方法,该方法将CNF扩展为能混合布尔公式和数学公式的E-CNF用以表示设计和系统规范,并对有界模型检验工具和SAT求解器进行字级的扩展,使它们能分别生成和处理E-CNF.龙芯2号微处理器浮点除法功能部件验证同时采用了基于PHDD和基于SAT的字级模型检验方法.数据表明,基于SAT的字级模型检验方法能快速地发现运算电路中的设计缺陷.两种方法互为补充,在能完全验证设计的同时显著缩短了设计周期.

摘要：随着生产工艺的提高,芯片上能集成越来越多的晶体管,多线程技术也逐步成为一种主流的处理器体系结构技术.提出一种融合同时多线程技术和微线程技术的新型体系结构同时多微线程(simul-taneous multi-microthreading,SMMT),并给出同时多微线程体系结构的实现方案.SMMT有效结合同时多线程技术硬件代价小和微线程技术能够加速单进程应用的优点,通过软硬件协同的方式充分挖掘单进程程序的微线程级并行性.通过在设计的龙芯2号同时多微线程处理器上进行性能评测,结果表明,同时多微线程体系结构能够有效地加速单进程的程序,以很小的硬件代价显著地提高了处理器的性能.

摘要：以处理器的TLB(Translation Look-aside Buffer)部件为研究对象,探讨嵌入式处理器TLB部件的高能效设计方法.用龙芯1号这款有代表性的真实处理器为设计模型,通过对功耗、面积、关键路径和性能等多方面的试验分析,提出了新颖的TLB低功耗设计方法.在经过改进后的TLB设计中,TLB部件的RAM部分的面积减少了50%,功耗降低了92.7%,整个TLB部件的面积减少了23.7%,功耗降低了28.5%,而电路延迟几乎没有增加,处理器的性能也没有受到影响.这充分说明改进方案是非常实用而有效的.

摘要：如何有效地利用处理器消耗的能量而得到尽可能高的性能成为了目前体系结构研究的热点,在研究中,结构级的功耗评估工具无疑具有重要的作用.在现有的结构级功耗模拟器中,往往只考虑了动态电路以及全定制实现方法下的功耗刻画,而忽略了以静态电路和标准单元设计为主的ASIC设计方法对处理器功耗带来的影响.由此,结合一款高性能、低功耗通用处理器——龙芯2号的具体实现,对其设计特点和功耗特性进行分析,实现了以龙芯2号处理器为基本研究对象的结构级功耗评估方法.该评估方法充分考虑了CMOS静态电路的结构级功耗刻画方法,因此更加适合目前以ASIC设计方法为主的高性能处理器结构的功耗评估.该结构级功耗评估方法与RTL级的功耗评估方法相比,具有速度快和灵活性好的优点.在2.4GHz的IntelXeon上,该功耗评估方法的速度约为300K/s,是RTL级的评估方法的5000倍,而且误差很小.

摘要：介绍龙芯2号处理器设计及其性能测试结果．龙芯2号采用四发射超标量超流水结构。片内一级指令和数据高速缓存各64KB，片外二级高速缓存最多可达8MB．为了充分发挥流水线的效率，龙芯2号实现了先进的转移猜测、寄存器重命名、动态调度等乱序执行技术以及非阻塞的Cache访问和load Speculation等动态存储访问机制．龙芯2号处理器采用0．18gm的CMOS工艺实现，在正常电压下的最高工作频率为500MHz，500MHz时的实测功耗为3～5W．龙芯2号单精度峰值浮点运算速度为20亿a／秒，双精度浮点运算速度为10亿a／秒，SPECCPU2000的实测性能是龙芯1号的8～10倍，综合性能已经达到PentiumⅢ的水平．目前芯片样机能流畅运行完整的64位中文Linux操作系统，全功能的Mozilla浏览器、多媒体播放器和OpenOffice办公套件，可以满足绝大多数桌面应用的要求．

摘要：介绍了龙芯2号增强型处理器(以下简称龙芯2E)配套北桥的总体架构、模块互连以及各个模块的设计和优化工作。测试结果表明,优化使龙芯2E系统的FTP上传带宽提升了36.6%,系统的整体性能达到了In-tel Pentium4 1.4 GHz的水平并足以胜任各种格式流媒体的解码和播放。