1756-L61流水線技術(shù) 　　

流水線設(shè)計與8位RISC微控制器體系架構(gòu)密不可分，是整個系統(tǒng)的設(shè)計核心，它的選用優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的性能和功耗。 　　

1756-L61流水線技術(shù)能zui大限度地利用了微控制器資源，使每個部件在每個時鐘周期都工作，大大提高了效率，但由于流水線的各個段之間存在很強的依賴關(guān)系。如果處理不當(dāng), 指令的運行將達不到預(yù)期的結(jié)果，因此必須熟知流水線的相關(guān)和轉(zhuǎn)移問題。

其一為資源沖突, 即同一時間內(nèi)爭用同一功能部件, 一般為同時訪問存儲器, 這就需要停頓一拍流水線; 其二為數(shù)據(jù)相關(guān)沖突, 有三種類型: RAW、WAR、WAW , 解決該沖突使用內(nèi)部直通結(jié)構(gòu)或者延遲一拍流水線; 其三為控制轉(zhuǎn)移沖突, 即對于條件跳轉(zhuǎn)指令, 根據(jù)運算結(jié)果判斷是否跳轉(zhuǎn), 才能確定新的PC值, 運算結(jié)果是在執(zhí)行階段后獲得, 這使流水線喪失很多的性能, 一般采用增加硬件預(yù)先獲得運算結(jié)果解決該沖突[3]。 　　

越是長的流水線，相關(guān)和轉(zhuǎn)移兩大問題也越嚴(yán)重：一方面導(dǎo)致硬件控制電路復(fù)雜程度大大增加, 另一方面, 由于流水線節(jié)拍的停頓, 導(dǎo)致CPI值的增大及系統(tǒng)性能的下降。所以，流水線并不是越長越好，找到一個速度與效率的平衡點才是zui重要的。 　　在8位RISC微控制器的流水線設(shè)計中，存在很多種方案。不同方案所對應(yīng)的面積、速度與功耗各不相同。具體的選用則應(yīng)該從多個方面融合考慮。首先應(yīng)該由系統(tǒng)的工作速率要求和流水線級數(shù)、深度推導(dǎo)出多種具體的流水線結(jié)構(gòu)方案及其所需要的嚴(yán)格時序;然后從系統(tǒng)的功耗、面積、性能及由流水線相關(guān)和轉(zhuǎn)移問題引起的設(shè)計復(fù)雜度等方面考慮出發(fā)，判斷各方案的優(yōu)劣;zui后折衷選擇符合的*方案。 1756-L61低功耗技術(shù) 　　隨著半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展，集成電路進入深亞微米階段，微處理器的時鐘頻率和芯片集成度不斷提高，功耗已在很多設(shè)計領(lǐng)域成為了首要關(guān)注的問題，這點zui為突出的即是高性能微處理器和便攜電子設(shè)備產(chǎn)品[7]。 　　在根據(jù)系統(tǒng)功能說明進行軟硬件協(xié)同設(shè)計、確定指令體系結(jié)構(gòu)時，不同的設(shè)計出發(fā)點所導(dǎo)致的設(shè)計功耗結(jié)果差別會很大。因此整個體系架構(gòu)的確定無疑是低功耗問題應(yīng)該考慮的首要問題，主要體現(xiàn)以下幾個方面[5]：

1）1756-L61盡可能根據(jù)功能需求優(yōu)化指令集，簡化系統(tǒng)的譯碼單元和執(zhí)行單元;

2）通過開發(fā)硬件的并行性以及功能單元的流水執(zhí)行來實現(xiàn)低功耗的結(jié)構(gòu);

3）合理設(shè)置確定存儲器、寄存器的容量，減少所需的總線數(shù)目;

4）系統(tǒng)硬件的各個子模塊劃分以及軟件上設(shè)置不同的工作狀態(tài)對功耗的優(yōu)化非常重要。 

5.結(jié)束語 　　1756-L61在微控制器應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛的今天，對微控制器提出了更高要求，希望速度更快、功耗更低、價格低廉、易學(xué)易用以及組成系統(tǒng)時的外圍器件更少。因此，對目前應(yīng)用數(shù)量zui廣的8位微控制器的產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計研究顯得尤為重要。又體系結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個設(shè)計關(guān)鍵之關(guān)鍵，其后的所有工作，都是依賴于所設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)來進行的。本文就此對8位RISC體系架構(gòu)中采用的關(guān)鍵技術(shù)所應(yīng)該考慮的問題進行了分析和探討，具有一定的研究價值和意義。

ALLEN BRADLEY 1771-TCMR NSFP 1771TCMR

ASEA BROWN BOVERI ACS601-0120-500?0-A1200000 USPP ACS60101205000A?1

SQUARE D EE75T65H USPP EE75T65H

MTS SYSTEMS CO MPM-1904R-1198 USPP MPM1904R1198

MODICON AS-506P-F32 NSPP AS506PF32

FISHER ROSEMOUNT DH6011-X1 USPP DH6011X1

RELIANCE ELECTRIC 300FN4031 USPP 300FN4031

WESTINGHOUSE 371D589G13 USPP 371D589G13

ULVAC PST-16C NSFP PST16C

EATON CORPORATION XVS-440-10MPI-1?-10 NSFP XVS44010MPI110

ALLEN BRADLEY 1395-B69-C1-P51?-X1 USPP 1395B69C1P51X1

GENERAL ELECTRIC DS3820PMMB1A1B USPP DS3820PMMB1A1B

GE FANUC 44A392677-G01 USPP 44A392677G01

SIEMENS 6RA2-418-2FS22 NSFP 6RA24182FS22

TOTAL CONTROL PRODUCTS GQPI-31200-C2P USPP GQPI31200C2P

ALLEN BRADLEY 1757-SRM NSFP 1757SRM

INDRAMAT 2AD132B-B350A1B?S03D2N1 USPP 2AD132BB350A1BS?0

RELIANCE ELECTRIC 770.91.10 USPP 7709110

GENERAL ELECTRIC 169C4740G01 USPP 169C4740G01

GENERAL ELECTRIC 169C2780G1 USPP 169C2780G1