微处理器和多处理器片上系统MPSOC设计的新纪元

数据流直达处理

数据端口和数据队列与可配置处理器执行部件直接相连，这种互连允许处理器应用数据流直达技术进行处理，而那些应用在以前是为手工编写的RTL代码逻辑块预留的。将数据队列和输出队列接口与设计人员定义的执行部件相结合就可以建立一个在处理器内部由固件控制的处理模块，该模块可以从输入数据队列中读取数据，对这些数据执行计算，然后按照流水线方式每完成一个“输入－计算－输出”周期就将计算结果输出。图10表示一个简单的系统设计，该系统有两个256位的输入数据队列，一个256位的输出数据队列和一个256位的加法器/多路器执行部件。尽管该处理器扩展是在固件模式下进行控制的，但是其操作可以将处理器的存储器总线和加载/存储单元旁路以便可以获得同硬件一样的处理速度。



图10：通过在可配置处理器中增加数据流直达处理模式来将执行部件和多个队列相结合

即使在处理器扩展中使用大量的硬件，但在定义时也只是仅仅写如下四行TIE代码而已：

queue InData1 256 in

queue InData2 256 in

queue OutData 256 out

operation QADD {} { in InData1, in InData2, in SumCtrl, out OutData} { assign OutData = SumCtrl ? (InData1 + InData2) : InData1; }

前三行代码定义了一个256位的输入队列和一个256位的输出队列，第四行定义了一条新的处理器指令QADD，该指令执行256位的加法运算或者将256位的数据从输入队列送到输出队列。通过TIE语言定义的指令告诉Xtensa处理器产生器自动为处理器增加相应的硬件，同时为处理器软件开发工具增添一条新指令。

用于多处理器片上系统MPSOC设计的处理器核

可配置处理器的出现使得片上系统SOC设计人员可以建立起一种崭新的且非常灵活的硬件模块构建方法。同传统的固定指令集体系结构ISA处理器相比，可配置处理器通过添加用户定制的执行功能部件、寄存器和寄存器堆以及专用通信接口能够获得很高的系统性能。

自从1971年第一个微处理器研制成功至今已经30多年，由于受固定处理器核的束缚，导致可配置处理器的发明无法实现。对于二十一世纪的片上系统SOC设计而言，这些制约因素已经不再存在，而且这些过时的约束也不再限制系统设计人员对处理器的使用。