为4D无线通信设计基于软件无线电及变宽度SIMD处理器体系结构

2 仿真验证

本文根据SIMD核取指、译码、执行整个过程以及指令集设计(限于篇幅这里没有介绍)，采用硬件语言Verilog HDL对微体系各个部分进行了设计实现。综合电路如图3所示。



控制器流水线的主要工作是控制程序流，所以分支与跳转占其工作负载的很大一部分。涉及到流水线的设计，数据冒险也需要考虑。这里通过两个实例对几个关系进行仿真，以验证设计的正确性。



2.1 验证实例1

汇编源程序：
addi r0，r1，4;
addi r0，r2，0;
bret r2，r1，3;
inc r2;
jnt -2;
inc r1;

这段程序的目的是为了验证标量流水线的条件判断类指令和无条件跳转指令是否符合设计预期。仿真波形如图4所示。从验证波形可以看出，从0ns 时刻addi r0, r1, 4指令进入取指阶段开始，一直到240ns时刻程序段执行结束，整个运算过程结果都正确，最终寄存器r1的值变为5。2.2 验证实例2

汇编源程序：
addi r0, r2, 0;
addi r0, r1, 100;
add r1, r2, r2;
loop r1, -1;
addi r0, r3, 5;

这一段程序的目的是为了验证在4G 无线通信或视频算法中常见的循环计算，标量流水线的loop指令就是专为应对这样的计算所设计的。实例程序展示的是100以内的自然数求和。仿真波形如图5所示。



从图5可以看出，首先将寄存器r1和寄存器r2的值分别初始化为100和0;执行add r1, r2, r2指令，$r2 = $r2 + $r1。loop r1, -1指令判断是否寄存器r1的值大于0，如果成立，则跳转成立，寄存器r1值减1，跳转到add r1, r2, r2指令继续执行，如此反复。最终寄存器r2值为100以内的自然数的和5050，16进制表示为000013ba。循环结束，addi r0, r3, 5执行，置寄存器r3值为5。两个实例验证波形都验证了指令执行的正确性。

3 总结

本文以4G无线通信这一学术热点为研究对象，结合4G无线通信协议和高清视频中所使用的算法，研究和设计了基于SDR的变宽度SIMD处理器体系结构，包括处理器的工作模式、PE核标量流水线。仿真结果验证了该处理器体系结构设计的正确性。

下一步，本文将针对4G无线通信所涉及的算法进行并行处理，并对处理器进行并行处理实例验证。

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