Leon2处理器IP核技术.doc
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1、Leon2处理器IP核技术 Leon2是GaislerResearch公司于2003年研制完成的一款32位、符合IEEE-1754(SPARCVS)结构的处理器IP核。它的前身是欧空局研制的Leon以及ERC32。Leon2的目标主要是权衡性能和价格、高的可靠性、可移植性、可扩展性、软件兼容性等其内部硬件资源可裁剪(可配置)、主要面向嵌入式系统,可以用FPGACPLD和ASIC等技术实现。 Leon2处理器的片上资源如下:分离的指令和数据Cache、硬件乘法器和除法器、中断控制器、具有跟踪缓冲器的调试支持单元(DSU)、2个24位定时器、2个通用异步串口(UART)、低功耗模式、看门狗电路、1
2、6位I/O端口、灵活的存储控制器、以太网MAC和PCI接口。Leon2的VHDL模块可以在大多数综合工具上进行综合,可以在任何符合VHDL-87标准的仿真器上进行仿真;采用AMBA AHBAPB总线结构的用户设计新模块,可以很容易加入到Leon2中,完成用户的定制应用。 为了使Leon2得到国内业界的了解和进一步的应用,本文将从Leon2的结构、技术特点、软硬件的开发过程和应用实例等四个方面进行介绍。在技术特点中,主要介绍了它所遵循的SPARCV8规范、采用的AMBH20内部系统总线协议、容错设计方法和VHDL编程风格等。1 Leon2的结构 图1是Leon2的片上结构框图。整个系统结构由AM
3、BA AHB和APB支撑,连接着SPARC处理器、Cache系统及片上外设等设备。(1)处理器单元 处理器单元由整数单元IU、浮点单元FPU、协处理器单元CP构成。整数单元的特点有:5级指令流水、分离的数据和指令Cache、支持232个寄存器窗口、可选的4个观察口寄存器、可配置乘法器、可选的1616位MAC(40位累加器)、基2除法器。可支持的浮点处理器有GaislerResearch的GRFPU,Sun Microsystems的Meiko FPU或其他通用浮点处理单元。Leon2提供了一个通用的用户可定义的协处理器,同IU并行运行增强了系统功能。(2)Cache子系统 可配置的模式有直接映
4、射模式和24组相联的多组相联模式;可选的三种替换算法是LRU、LRR和伪随机。(3)片上外设 片上外设包括:2个中断控制器、2个UART、2个TImer和1个Watchdog、16位的IO口、存储器控制器(PROM、SRAM、S13RAM)、PCI桥接器、Ethernet接口、高级片上调试支持单元(DSU)和跟踪缓冲器等中断控制器可以最大处理46个内部和外部中断。2个串行通信口 (UART),支持8位数据帧、1位校验位、1位停止位,支持硬件流控功能。调试支持单元(DSU)能够把处理器设置到调试模式,通过它可以读写处理器的所有寄存器和Cache。DSU还包括一个跟踪缓存,可以保存已执行了的指令和
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