Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
PicoBlaze - это обозначение серии из трех свободных мягких процессорных ядер от Xilinx для использования в их продуктах FPGA и CPLD. Они основаны на 8-битной архитектуре RISC и могут достигать скорости до 100 MIPS на семье FPGA Virtex 4. Процессоры имеют 8-битный адрес и порт данных для доступа к широкому спектру периферийных устройств. Лицензия на ядра позволяет их свободно использовать, хотя и только на устройствах Xilinx, и они поставляются с инструментами разработки. Инструменты третьих сторон доступны у Mediatronix и других. Также существует PacoBlaze, поведенческая и устройственная независимая реализация ядра, выпущенная под лицензией BSD. PauloBlaze - это реализация VHDL с открытым исходным кодом под лицензией Apache. Дизайн PicoBlaze первоначально назывался KCPSM, что означает "Constant ((K) Coded Programmable State Machine" (ранее "PSM Кена Чапмана"). Кен Чепмен был дизайнером систем Xilinx, который разработал и реализовал микроконтроллер.
PicoBlaze is the designation of a series of three free soft processor cores from Xilinx for use in their FPGA and CPLD products. They are based on an 8 bit RISC architecture and can reach speeds up to 100 MIPS on the Virtex 4 FPGA's family. The processors have an 8 bit address and data port for access to a wide range of peripherals. The license of the cores allows their free use, albeit only on Xilinx devices, and they come with development tools. Third party tools are available from Mediatronix and others. Also PacoBlaze, a behavioral and device independent implementation of the cores exists and is released under the BSD License. The PauloBlaze is an open source VHDL implementation under the Apache License. The PicoBlaze design was originally named KCPSM which stands for "Constant(K) Coded Programmable State Machine" (formerly "Ken Chapman's PSM"). Ken Chapman was the Xilinx systems designer who devised and implemented the microcontroller.
Выступление
Все инструкции выполняются в двух тактовых циклах, что делает производительность основного набора инструкций детерминированной. Ответ на прерывание не более пяти циклов часов. В качестве оптимизации ресурсов, возможно, что два ядра PicoBlaze будут использовать одну и ту же PROM инструкции 1k x 18, используя возможность двойного портирования этого блока на Xilinx FPGA.
All instructions execute in two clock cycles, making performance of the core instruction set deterministic. Interrupt response is not more than five clock cycles. As a resource optimization, it is possible for two PicoBlaze cores to share the same 1k x 18 instruction PROM, taking advantage of the dual ported implementation of this block on Xilinx FPGAs.
Архитектурные примечания
Ксилинкс документирует, что ПикоБлейз требует всего 96 FPGA-резов. Небольшой размер реализации достигается частично благодаря довольно жесткому разделению стороны последовательности инструкций (счетчик программы, стек обратного вызова, подразумеваемый указатель стека и бит включения прерывания) от стороны выполнения (ALU, файл реестра, оперативная память скретчпада, биты состояния Z / C). Единственная информация, которая поступает с вычислительной стороны на секвенирующую сторону, - это ноль и биты статуса ALU, когда тестируется условной инструкцией JUMP и CALL. Невозможно реализовать вычисленные прыжки или указатели функций. Единственная информация, которая переходит от секвенирующей стороны к исполняющей стороне, - это поля операндов: регистр назначения (4 бита), опкод ALU (шесть бит), необязательный регистр источника (4 бита), необязательный 8-битовый адрес непосредственного значения / порта, необязательный 6-битовый адрес скретчпада. Не существует механизма проверки значения указателя стека, содержимого стека 31 входа, бита, позволяющего прерывать, или содержимого памяти программы. В стороне последовательности инструкций нет сложителя, поэтому относительные ветви и независимый от позиции код невозможны. Все адреса для скачков и вызовов абсолютны. PicoBlaze плохо подходит для программирования в компилируемых языках, таких как C. В дополнение к отсутствию поддержки указателей функций, нет инструкций или режимов адресации для ускорения набора вызовов на основе стека. Для PicoBlaze требуется две инструкции для реализации PUSH или POP и две инструкции для реализации относительного адресации от указателя стека, назначенного программным обеспечением. ПикоБлэйз лучше подходит для ручной оптимизации, основанной на регистре вызовов. Это не исключает использования стека данных типа Forth, и на самом деле PicoBlaze хорошо подходит для этого подхода, если 64-байтовая память скретчпада предлагает достаточно места.
Xilinx documents the PicoBlaze as requiring just 96 FPGA slices. The small implementation size is achieved in part through a fairly rigid separation of the instruction sequencing side (program counter, call return stack, implied stack pointer, and interrupt enable bit) from the execution side (ALU, register file, scratchpad RAM, Z/C status bits). The only information which flows from the compute side to the sequencing side are the zero and carry ALU status bits, when tested by the conditional JUMP and CALL instructions. It is not possible to implement computed jumps or function pointers. The only information which flows from the sequencing side to the execution side are operand fields: destination register (4 bits), ALU opcode (six bits), optional source register (4 bits), optional 8 bit immediate value/port address, optional 6 bit scratchpad address. There is no mechanism to inspect the value of the stack pointer, the contents of the 31 entry stack, the interrupt enable bit, or the contents of program memory. The instruction sequencing side does not contain an adder, so relative branches and position independent code are not possible. All jump and call addresses are absolute. The PicoBlaze is poorly suited to programming in compiled languages such as C. In addition to the lack of support for function pointers, there are no instructions or addressing modes to expedite a stack based calling convention. For PicoBlaze it takes two instructions to implement PUSH or POP and two instructions to implement relative addressing off a software designated stack pointer. The PicoBlaze is better suited to a hand optimized register based calling convention. This does not preclude the use of a Forth like data stack, and in fact the PicoBlaze is well suited to this approach, if the 64 byte scratchpad memory offers sufficient space.