摘要：功能部件是处理器中进行指令运算的核心单元，它的算法及其实现直接影响到处理器的总体性能．介绍了龙芯2号处理器的功能部件，探讨了从算法到物理设计等不同层次的功能部件设计方法．龙芯2号功能部件分为两个定点ALU和两个浮点ALU实现，除实现完整的MIPS定、浮点指令集外，还实现了龙芯2号类MMX自定义多媒体指令集以及定点操作在浮点部件（FPU）中的数据通路复用．龙芯2号浮点部件遵照IEEE754和MIPS相关标准，浮点加法4拍完成，浮点乘法5拍完成，浮点除法4～17拍完成．物理设计支持0．18μm工艺下主频500MHz的标准单元实现，浮点单精度峰值性能达到2GFLOPS．双精度峰值性能达到1GFLOPS．

摘要：链接后优化技术是在编译链接后对整个程序再进行优化的一种技术·它克服了传统编译器优化局限于一个函数、一个模块的缺点,将优化范围扩展到整个程序,并且充分利用了链接后确定的信息·参照Arizona大学为Alpha处理器设计的链接后优化器ALTO,针对龙芯2号处理器的微体系结构和指令集的特征,设计了龙芯上的链接后优化器GLTO(Godsonlinktimeoptimizer)·GLTO使得龙芯处理器SPEC2000定点程序ref分值提高了9·4%,具有显著的优化效果·分析了主要优化策略的效果和产生的原因,提出了处理器的结构设计中的改进设想,并将GLTO与ALTO做了对比分析·

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：随着片上多核结构成为当前高性能微处理器发展的趋势,目标工作负载也变得多样化,传统的用户级模拟器已不能适应未来体系结构的研究需要.基于SimOS全系统模拟环境,设计并实现了龙芯CPU的片上多核全系统模拟器SimOS-Goodson.在SimOS-Goodson的设计中运用了时序与功能分离的组织形式,并采用了一种新的值预测校验算法来解决模拟环境中的存储一致性问题.经过与真实硬件环境进行交叉校正,保证了模拟器的可信度与准确度.与用户级模拟器相比,SimOS-Goodson保持了高速、灵活的优点,又具备精确、全系统和易使用的特征.通过对完整Linux操作系统的移植,可在SimOS-Goodson所模拟的全系统环境中进行各类微体系结构和应用负载的分析与评估.在3.0GHz的Pentium4微机上,SimOS-Goodson的指令模拟速度超过300K/秒.SimOS-Goodson将会在基于龙芯CPU的片上多核体系结构研究中发挥重要作用.

摘要：随着现代高性能通用处理器结构的不断发展,处理器的性能分析已经变得越来越困难.基于大工作负载和单纯依靠模拟器的性能分析方法复杂度高,且难以直观地反映微体系结构特征.本文针对超标量处理器的特点,提出一种新的处理器性能分析方法,具体包括:设计一个微基准程序集Godson-Microbench,并提出相应的理想性能上限计算公式.这种方法扩充了过去基于约束的性能分析方法,可以更加完整地评估流水线性能并有效地发现性能瓶颈.本文使用这种方法分析比较了龙芯2号处理器和Alpha21264处理器,并依此改进了龙芯2号的结构,使得微基准程序的平均性能提高了13.8%,SPEC程序集的IPC提高了28.8%.本文提出的性能分析方法在龙芯2号的结构优化工作中发挥了重要作用.