為4D無(wú)線通信設(shè)計(jì)基于軟件無(wú)線電及變寬度SIMD處理器體系結(jié)構(gòu)

控制器流水線的主要工作是控制程序流，所以分支與跳轉(zhuǎn)占其工作負(fù)載的很大一部分。涉及到流水線的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)冒險(xiǎn)也需要考慮。這里通過(guò)兩個(gè)實(shí)例對(duì)幾個(gè)關(guān)系進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。

2.1 驗(yàn)證實(shí)例1

　　匯編源程序：

　　addi r0，r1，4;

　　addi r0，r2，0;

　　bret r2，r1，3;

　　inc r2;

　　jnt -2;

　　inc r1;

　　這段程序的目的是為了驗(yàn)證標(biāo)量流水線的條件判斷類指令和無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令是否符合設(shè)計(jì)預(yù)期。仿真波形如圖4所示。從驗(yàn)證波形可以看出，從0ns 時(shí)刻addi r0, r1, 4指令進(jìn)入取指階段開(kāi)始，一直到240ns時(shí)刻程序段執(zhí)行結(jié)束，整個(gè)運(yùn)算過(guò)程結(jié)果都正確，最終寄存器r1的值變?yōu)?。

2.2 驗(yàn)證實(shí)例2

　　匯編源程序：

　　addi r0, r2, 0;

　　addi r0, r1, 100;

　　add r1, r2, r2;

　　loop r1, -1;

　　addi r0, r3, 5;

　　這一段程序的目的是為了驗(yàn)證在4G 無(wú)線通信或視頻算法中常見(jiàn)的循環(huán)計(jì)算，標(biāo)量流水線的loop指令就是專為應(yīng)對(duì)這樣的計(jì)算所設(shè)計(jì)的。實(shí)例程序展示的是100以內(nèi)的自然數(shù)求和。仿真波形如圖5所示。

　　從圖5可以看出，首先將寄存器r1和寄存器r2的值分別初始化為100和0;執(zhí)行add r1, r2, r2指令，$r2 = $r2 + $r1。loop r1, -1指令判斷是否寄存器r1的值大于0，如果成立，則跳轉(zhuǎn)成立，寄存器r1值減1，跳轉(zhuǎn)到add r1, r2, r2指令繼續(xù)執(zhí)行，如此反復(fù)。最終寄存器r2值為100以內(nèi)的自然數(shù)的和5050，16進(jìn)制表示為000013ba。循環(huán)結(jié)束，addi r0, r3, 5執(zhí)行，置寄存器r3值為5。兩個(gè)實(shí)例驗(yàn)證波形都驗(yàn)證了指令執(zhí)行的正確性。

3 總結(jié)

　　本文以4G無(wú)線通信這一學(xué)術(shù)熱點(diǎn)為研究對(duì)象，結(jié)合4G無(wú)線通信協(xié)議和高清視頻中所使用的算法，研究和設(shè)計(jì)了基于SDR的變寬度SIMD處理器體系結(jié)構(gòu)，包括處理器的工作模式、PE核標(biāo)量流水線。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該處理器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。

　　下一步，本文將針對(duì)4G無(wú)線通信所涉及的算法進(jìn)行并行處理，并對(duì)處理器進(jìn)行并行處理實(shí)例驗(yàn)證。

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