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MIPS处理器的模拟器设计与实现

更新时间：2019-05-09 23:01:02 大小：7M 上传用户：sun2152查看TA发布的资源 标签：mips处理器模拟器 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

本文采用Eelipse集成开发环境使用C/C++语言实现基于低功耗MIPS处理器的模拟器开发。本文模拟器主要工作和研究内容如下：

（1）模拟器内核的实现。模拟器完成IPS处理器的所有指令的功能模拟，主要包括算数及逻辑运算、Load/Store、分支跳转等指令类型。通过定义特殊的数据结构模拟寄存器和存储器。模拟器使用了五级流水线技术将单条指令拆分成取指、译码、派造、执行、写回五个阶段，对模拟过程采取反向执行流水线的各个阶段，实现模拟指令与处理器的指令并行执行过程保持一致，提高指令执行效率。

（2）模拟器的流水线优化。首先，为了避免流水线的取指阶段读取指令在下一阶段重复译码，流水线加入缓存队列将经过译码阶段的指令信息进行缓存，通过ISODATA

（迭代自组织数据分析）算法实现对缓存队列中模式指令分类，加快取指阶段判断当前指令是否在缓存队列中识别速度，如果存在，取指阶段的指令跳过译码阶段，否则指令进行译码，然后执行流水线其他阶段，加快流水线的速度，其次，译码阶段为了减少32位指令不必要的比特位解码操作，使用改进后FSM（有限状态机）算法实现指令译码，提出将跳出态加入状态机的状态集合实现该算法优化，当该算法按位解码指令时，如果解析得到跳出态，表明指令和模拟函数不匹配，退出该算法状态转移过程，状态机继续选代循环下一个指令功能模拟函数，如果解析得到接受态，表明译码成功，在流水线执行阶段执行当前指令功能模拟函数。通过对流水线优化，模拟器实现流水线速度提升。

（3）模拟器测试。经过综合优化模拟器运行主流数字信号处理运算相关算法测试性能，测试证实其功能正确，分析优化后比优化前的模拟器速度性能大约提高15%，精度误差小于10%，对处理器性能的评估和功能验证具有很好的参考性。


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