ASIP體系結(jié)構(gòu)描述、仿真和形式化驗(yàn)證方法研究.pdf

1、ASIP(Application Specific Instruction-set Processor)是針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的專用指令集處理器，它兼具ASIC(Application Specific Integrated Circuit)的高性能和GPP(General Purpose Processor)的靈活性，在嵌入式領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 但是目前還沒有十分成熟通用的ASIP設(shè)計(jì)開發(fā)工具，這使得ASIP的開發(fā)只能

2、由經(jīng)驗(yàn)豐富的專家完成。ASIP設(shè)計(jì)方法學(xué)因此成為了目前的研究熱點(diǎn)，主要的研究方向有：體系結(jié)構(gòu)描述、編譯器和仿真器自動(dòng)生成、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間搜索、體系結(jié)構(gòu)正確性驗(yàn)證等。 本文針對(duì)ASIP設(shè)計(jì)方法學(xué)進(jìn)行研究，主要工作和貢獻(xiàn)如下： (1)ADL(體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言，Architecture Description Language)的設(shè)計(jì)本文在分析多種現(xiàn)有的ADL優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室在ADL領(lǐng)域已有的研究經(jīng)驗(yàn)，提出并規(guī)范

3、化定義了一種基于微體系結(jié)構(gòu)模板的體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言mtADL(micro-architecture template ADL)。mtADL為嵌入式領(lǐng)域最常見的2種體系微體系結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)單流水線和動(dòng)態(tài)調(diào)度流水線)提供了模板。用戶選定并配置好微結(jié)構(gòu)模板后，可以完全定制指令集。并且在定制指令集時(shí)，用戶可以把精力集中在指令的功能上，而不需要處理各種復(fù)雜的微體系結(jié)構(gòu)特性。這樣既保留了ASIP的大部分靈活性，又極大地提高了開發(fā)速度。 (2)ASI

4、P仿真器自動(dòng)生成仿真器是ASIP開發(fā)中的重要工具。本文介紹了根據(jù)mtADL的描述自動(dòng)生成ASIP功能仿真器和周期精確仿真器的算法。 (3)形式化驗(yàn)證本文使用基于模型檢驗(yàn)(model checking)的方法形式化地驗(yàn)證處理器流水線控制邏輯的正確性，特別是流水線是否支持精確中斷。我們使用有限狀態(tài)機(jī)(FSM，F(xiàn)inite State Machine)對(duì)流水線控制邏輯進(jìn)行建模，使用時(shí)序邏輯(Temporal Logic)公式來(lái)描述包括