发信人: champaign (原野), 信区: ECE
标  题: 集 处 理 器、 控 制 器 和DSP 于 一 身 的TriCore
发信站: 紫 丁 香 (Fri Jan 21 21:24:07 2000), 转信


集 处 理 器、 控 制 器 和DSP 于 一 身 的TriCore
----------------------------------------------------------------------------
---- TriCore 独 一 无 二 地 把 微 处 理 器、 微 控 制 器 和 数 字 信 号 处 理
 器（DSP） 的 能 力 集 中 于 一 个CPU 中。TriCore 的 卓 越 的 实 时 能 力 是
 充 分 利 用 这 一 新 体 系 结 构 的 性 能 的 关 键 。 例 如， 它 能 用 单 个
TriCore 芯 片 代 替 由 一 个 微 控 制 器 和 一 个DSP 构 成 的 异 型 多 处 理
 器 系 统， 同 时 又 满 足 系 统 对 实 时 性 的 苛 刻 要 求。TriCore 的 有 效
 的 任 务 间 切 换 机 构 使 得 可 以 从 诸 如 滤 波 器 计 算 这 种DSP 任 务
快 速 地 切 换 到 控 制 任 务 的 控 制 操 作。 这 意 味 着 基 于TriCore 的 系
 统 解 决 方 案 比 双 处 理 器 系 统 有 如 下 一 些 优 点：
---- 1 ． 在 两 个 处 理 器（ 以 及 两 种 处 理） 之 间 所 需 的 同 步 和 通
 信 软 件 减 至 最 低 限 度， 一 个TriCore 处 理 器 仅 仅 需 要 数 量 很 少
的 指 令 同 步 准 并 行 处 理 和 执 行 任 务 间 切 换， 因 此 代 码 开 销 极
 少。 这 样 将 改 善 系 统 的 实 时 性 能， 同 时 也 节 省 程 序 存 储 器。
---- 2 ． 在 计 算 总 的 系 统 性 能 要 求 时 不 再 需 要 把 性 能 作 为 对
于 每 个 处 理 器 的 单 独 的 最 坏 情 况 负 载 之 和 而 是 作 为 处 理 器 的
 最 坏 情 况 总 负 载 来 计 算。 这 样 避 免 了 分 配 过 多 的CPU 性 能。
---- 3 ． 除 去 节 省 电 路 板 资 源 外， 单 个CPU 解 决 方 案 还 有 助 于 减
 少 功 耗、 降 低 电 磁 干 扰（EMI） 和 提 高 可 靠 性。
---- 4 ． 整 个 系 统 软 件 可 以 用 单 个 开 发 工 具 环 境 开 发。 这 将 大
 大 缩 短 系 统 开 发 时 间。
---- 苛 刻 的 实 时 要 求
---- 除 了 由 于 把 控 制 器 和DSP 的 能 力 集 成 于TriCore CPU 中 而 产 生
的 对 实 时 性 能 的 要 求 外， 应 用 本 身 也 是 导 致 更 苛 刻 的 实 时 性
 能 要 求 的 一 个 主 要 因 素：
---- 1 ． 随 着 系 统 变 得 越 来 越 复 杂， 应 用 软 件 的 体 系 结 构 要 求
 一 种 日 益 增 强 的 模 块 化 特 性。 由 不 同 的 供 货 源 用 不 同 的 方 法
（ 例 如， 自 动 代 码 生 成、E++、 汇 编 程 序 代 码 等） 制 作 的 软 件 模
 块 必 须 在 系 统 级 集 成 到 一 个 软 件 上。 这 样 一 种 模 块 化 软 件 结
 构 大 大 提 高 了 多 任 务 的 要 求。 同 时， 其 中 的 某 些 处 理 也 必 须
 满 足 严 格 的 实 时 要 求。
---- 2 ． 为 了 用 一 个 实 时 内 核 来 满 足 这 些 实 时 要 求， 基 本 的 处
 理 器 体 系 结 构 必 须 能 够 高 效 率 地 执 行 任 务 间 切 换 和 能 够 提
供 短 的 中 断 响 应 时 间。
---- 强 有 力 的 多 任 务 支 持
---- 嵌 入 式 系 统 典 型 地 具 有 一 种 在 其 中 任 务 和 中 断 服 务 程 序
 起 着 关 键 作 用 的 软 件 结 构。 在 这 些 任 务 和 基 本 的 硬 件 处 理 器
 之 间 通 常 是 一 实 时 内 核 程 序。TriCore 体 系 结 构 用 硬 件 支 持 从
一 个 任 务 到 另 一 任 务 的 切 换。 因 此， 该 内 核 程 序 仅 需 对 任 务
间 切 换 提 供 最 低 限 度 的 支 持。 超 标 量TriCore CPU 的 特 点 是 具 有1
间 切 换 提 供 最 低 限 度 的 支 持。 超 标 量TriCore CPU 的 特 点 是 具 有1
6 个 数 据 寄 存 器 和16 个 地 址 寄 存 器（ 参 看 图1）。 同 时 还 具 有 程
 序 计 数 器（PC） 和 处 理 器 状 态 字（PSW） 寄 存 器。4 个 地 址 寄 存 器
（A0，A1，A8，A9） 是 通 用 的 且 在 所 有 的 任 务 之 间 共 享。 因 而 在 任
 务 间 切 换 期 间 它 们 并 不 保 存 在 任 务 保 存 区（CSA） 内。
---- 用 自 动 把 其 非 易 失 性 寄 存 器 保 存 到 数 据 存 储 中 的 调 用 指
 令 进 行 功 能 调 用。 因 为 这 些 寄 存 器 恰 好 与 Ｕpper Context 中 的 通
 用 寄 存 器 一 致， 故 可 以 用 作 保 存Upper Context 的 机 构。 调 用 的 参
 数 在 易 失 性 寄 存 器 中 传 送， 这 些 易 失 性 寄 存 器 尽 管 与Lower Co
ntext 中 的 通 用 寄 存 器 一 致， 但 却 不 应 进 行 保 存， 因 为 它 们 将
被 已 调 用 的 功 能 使 用（ 参 看 图2）。
---- 一 个 中 断 或 陷 阱 程 序 在 程 序 入 口 处 自 动 地 保 存Upper Contex
t, 而Lower Context 可 以 非 强 制 地 用SVLCX 指 令 保 存。 采 用 保 存 整 个
 任 务 的 后 一 半 的 办 法， 可 以 改 善 实 时 响 应 性 并 可 节 省 存 储 器
。 功 能 返 回 要 求 一 条RET 指 令， 该 指 令 自 动 恢 复 非 易 失 性 寄 存
 器。 中 断 或 陷 阱 返 回 要 求 一 条 自 动 恢 复Upper Context 的RFE 指 令。

---- 快 速 的 任 务 间 切 换
---- 数 据 和 地 址 寄 存 器 通 过 两 条64 位 总 线 连 接 到 片 上 数 据 存
储 器 上。 数 据 存 储 的 一 部 分 被 留 出 来 供 任 务 信 息 使 用。 当 执
行CALL 指 令， 中 断 或 陷 阱 时，Upper Context 就 自 动 地 存 到CSA（Contex
t Save Area） 中。 在 每 一 周 期 中 都 把4 个 寄 存 器 内 容 存 到CSA 中 去
， 而 整 个Upper Context 用4 个 周 期 存 到 数 据 存 储 器 中。 从 指 令 存
储 器 中 并 行 取 出CALL 指 令 的 目 标 或 中 断 或 陷 阱 向 量 的 目 标。RE
T 和FEE 的 行 为 与 上 述 情 况 相 反 但 进 度 相 同。 此 外，STLCX，STUCX，
LDLCX 和LDUCX 指 令 也 以 同 样 速 度 转 移 数 据。 在 从 中 断 服 务 程 序
返 回 之 时， 在 先 前 状 态 重 建 之 前 要 进 行 一 个 测 试， 看 是 否 有
另 一 个 中 断 服 务 请 求 正 等 在 后 边， 以 防 马 上 又 要 把 刚 恢 复 的
Upper Context 又 存 到CSA 中 去。
---- 灵 活 的 中 断 系 统
---- TriCore CPU 具 有 快 速 和 灵 活 的 以SRN（Service Request Note） 为 基
 础 的 中 断 服 务 请 求 系 统。 根 据 整 个 系 统 要 求， 片 上 外 设 可 以
 装 备 一 个 或 几 个SRN。 除 了 使 用 这 些SRN 外， 也 可 以 从 外 部 外 设
 或 通 过 软 件 请 求 中 断 服 务（ 参 看 图3）。
---- 每 一SRN 都 具 有 可 单 独 编 程 的 服 务 请 求 优 先 号（SRPN）， 优 先
 号 可 以 分 配 给 一 个 中 断 优 先 群。 因 此， 中 断 源（SRN） 可 以 灵 活
 地 组 合 到 优 先 群 中。 每 一 个 优 先 群 都 在 中 断 向 量 表 中 有 一 个
 入 口 地 址， 因 而 减 小 了 中 断 等 待 时 间。 位 于 程 序 存 储 器 中 的
 中 断 向 量 表 的 大 小 仅 仅 取 决 于 最 大 为255 的 中 断 优 先 级 的 号
码。
---- 除 了 硬 件 设 置 的 中 断 服 务 请 求 外，TriCore 还 支 持 软 件 传 递
 的 中 断， 即SRN 被 软 件 触 发。 中 断 控 制 单 元（ICU） 可 以 同 时 对25
5 个SRN 进 行 仲 裁。TriCore CPU 参 与 这 一 中 断 仲 裁， 并 反 映 现 在 所
 执 行 的 任 务 或 中 断 服 务 程 序 的 优 先 级。 中 断 仲 裁 发 生 在 任 何
 有 中 断 服 务 请 求 的 状 态 发 生 变 化 的 时 候， 这 样 就 保 证ICU 永 远
 有 中 断 服 务 请 求 的 状 态 发 生 变 化 的 时 候， 这 样 就 保 证ICU 永 远
 是" 最 新 的"。
---- 强 大 的 存 储 器 保 护 系 统
---- 不 断 增 加 的 系 统 复 杂 性 与 尽 可 能 高 效 率 地 重 新 使 用 软 件
 这 一 目 标 结 合 起 来， 导 致 一 种 模 块 化 软 件 结 构。 为 了 避 免 软
 件 模 块 之 间 的 错 误 互 相 影 响， 在 软 件 集 成 的 过 程 中 必 须 采 取
 适 当 的 保 护 措 施。TriCore 处 理 器 的 存 储 器 保 护 系 统 在 这 方 面
提 供 了 宝 贵 的 支 持。TriCore 提 供2 到4 组 供 数 据 和 程 序 存 储 器 使
 用 的 存 储 器 保 护 寄 存 器。 通 常， 至 少 有 一 组 寄 存 器 保 留 给 用
 户 模 式， 一 组 保 留 给 中 断 服 务。 每 一 组 都 用 于 保 证 一 种 存 储
 器 的4 个 段 的 安 全。 每 一 段 的 界 限 由 上 下 边 界 地 址 定 义。 容 许
 对 该 段 进 行 存 取 的 类 型 是 可 以 指 定 的， 例 如 可 以 指 定 为 只 读
， 只 写， 读 写（ 数 据 存 储 器） 以 及 执 行（ 程 序 存 储 器） 等。
---- 在 每 一 次 对 存 储 器 系 统 存 取 之 前 都 要 对 存 储 区 和 存 取 类
 型 进 行 核 查。 一 个 对 所 定 义 的 存 储 区 之 外 的 存 储 单 元 的 存 取
 或 者 一 种 不 允 许 的 存 取 模 式 就 将 触 发 一 个 存 储 器 保 护 陷 阱。

---- 该 存 储 器 保 护 系 统 还 可 用 于 软 件 调 试。 这 时 要 把 保 护 寄
存 器 初 始 化， 使 之 对 由 该 寄 存 器 组 定 义 的 存 储 器 范 围 进 行 存
 取 时 将 触 发 一 个 调 试 信 号。

--
    感情是一个难以驯服的野马
    理智却是一个严厉的马夫

※ 来源:．紫 丁 香 bbs.hit.edu.cn．[FROM: 202.118.228.139]