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各种软核处理器比较 [复制链接]

一下内容摘自步步惊芯——软核处理器内部设计分析
1、 OR1200
OR1200 来自于 OpenRISC 项目, OpenRISC 项目的目标是建立一个免费、开源的计算平台,这个计算平台提供一个带 DSP 功能的 RISC 处理器架构,提供一些基于该架构的 RISC 处理器,以及免费、开源的开发工具、库、操作系统、应用程序。OpenRISC 包括 OpenRISC 1000 和 OpenRISC 2000 两个子项目,OR1200是 OpenRISC 1000 项目的一个主要实现,最初发布于 2001 年,一直在持续改进,目前的稳定版本是 Rel3,采用 Verilog 编写源代码。 OR1200 是一个 32 位的 RISC 处理器,采用 Harvard 结构(即分开的指令与数据缓存)、 5 级整数流水线(本书分析认为只有 3 级整数流水线),并且支持 MMU,具备基本 DSP 功能。
2、 LEON 系列
LEON 系列至今已发布到了 LEON4,这是一种 SPARC V8 架构的处理器。最初的 LEON1 与 LEON2由欧洲航天局发布, LEON3 由 Gaisler Research 公司设计发布, 2008 年 Aeroflex 收购了 Gaisler Research公司,并于 2010 年 1 月发布了 LEON4,不过 LEON4 至今还没有公布源代码。 LEON 系列使用 VHDL 编写代码,其 LEON2、 LEON3 系列都提供了一个容错版( Fault Tolerance),分别是 LEON2-FT、 LEON3-FT,这主要是因为 LEON 系列原计划是使用在航天器上,在航天器上的电子器件面对一个特殊问题,那就是太空中的各种高能粒子具有很高的动能,当这些粒子穿过航天器的电子器件时可能会影响半导体电路的逻辑状态,甚至对半导体材料造成永久损害。单个高能粒子对电子器件功能产生的影响称之为单粒子效应。其中,导致存储内容在 0 和 1 之间发生变化的现象,称之为 SEU( Single Event Upset:单粒子翻转)。在容错版中通过一些逻辑结构纠正 SEU 带来的影响。 LEON2 采用 5 级流水线, LEON3 采用 7 级流水线,同时增加了对多处理器的支持。 LEON4 又引入了静态分支预测、 2 级缓存。
3、 OpenSparc 系列
OpenSparc 开始于 2006 年 3 月, Sun 发布了 OpenSparc T1 的源代码,这是一个 64bit 的处理器,采用了 SPARC V9 架构,含有 8 个处理器核,之间通过 crossbar 通信,每个核支持 4 个硬件线程,所以共支持32 个线程。此外,每个处理器核支持 8K 数据一级缓存、 16K 指令一级缓存, 8 个处理器核共享 3M 大小的 2 级缓存, 含有 4 个 DDR-II SDRAM 控制器。 2007 年 11 月 Sun 发布了 OpenSparc T2, 采用的还是 8 核,但每个核支持 8 个线程,所以共支持 64 个线程,采用的是 8 级整数流水线, 12 级浮点流水线。
4、 S1 Core
S1 Core 是 Simple RISC 公司发布的,该项目基于 OpenSparc,所以它也是采用 SPARC V9 的架构,其目的是简化 OpenSparc,后者下载到 FPGA 上会占用很大的资源,简化的地方主要在于:只有 1 个 64bit的处理器核,而不是 8个。虽然做了简化,但根据 1-CORE Technologies提供的数据显示在 XILINX的 Virtex-5上 S1 Core 需要使用 37000-60000 个 LUTs,还是比较占用资源。
5、 LatticeMicro32
LatticeMicro32 是 Lattice 公司发布的 32 位 RISC 软核处理器,该处理器虽然由 Lattice 发布,但也可以使用在其他厂商的 FPGA 上,如 Altera 的 FPGA,这就比 NiosII 有优势, NiosII 只能使用在 Altera 的 FPGA上。 LatticeMicro32 采用 Harvard 结构、 32 个通用寄存器、 32 个外部中断、可选的指令与数据缓存、 Wishbone总线接口。提供了三种配置模式使得用户可以在占用资源与速度之间取舍:( 1)基本模式:没有乘法器、没有缓存、多周期转换器;( 2)标准模式:有乘法器、 8K 指令缓存、没有数据缓存、流水线转换器;( 3)完全模式:有乘法器、 8K 指令缓存、 8K 数据缓存、流水线转换器。
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