Семейство ST200

ST200 ( VLIW — это семейство процессорных ядер со сверхдлинными командами ), основанное на технологии, совместно разработанной компаниями Hewlett-Packard Laboratories и STMicroelectronics под названием Lx . Основное применение семейства ST200 — обработка встроенного мультимедиа.

Lx архитектура

Архитектура Lx ближе к исходной архитектуре VLIW, определенной серией процессоров Trace от Multiflow, чем к архитектурам EPIC , примером которых является IA-64 . Точнее, Lx представляет собой симметричную кластерную архитектуру, в которой кластеры взаимодействуют посредством явных инструкций отправки и получения. Каждый кластер выполняет до 4 инструкций за цикл, максимум одну инструкцию управления (переход, переход, вызов, возврат), одну инструкцию памяти (загрузка, сохранение, предварительная выборка) и две инструкции умножения за цикл. Все арифметические инструкции оперируют целочисленными значениями, операнды которых принадлежат либо файлу регистров общего назначения (64 x 32 бита), либо файлу регистров ветвей (8 x 1 бит). Регистр общего назначения $r0 всегда читается как ноль, а регистр общего назначения $r63 является регистром связи. Чтобы исключить некоторые условные переходы, архитектура Lx также обеспечивает частичную поддержку предикации в виде инструкций условного выбора. Инструкции деления нет, но предусмотрена инструкция шага деления. Все инструкции полностью конвейеризированы. Задержки RAW являются однотактными, за исключением загрузки, умножения и сравнения с задержками ветвей RAW. Задержки WAR равны нулю, а задержки WAW — одному циклу.

Главные архитекторы реализации ST200 Lx ^[1] Это были Паоло Фарабоски (HPL, архитектура) и Фред Хоумвуд (STM, микроархитектура). В число ключевых членов команды по архитектуре и микроархитектуре входили Джеффри Браун (соруководитель HPL), Джузеппе Дезоли (HP), Гэри Вондран (HP), Трефор Саутвелл (ST), Тони Джарвис (ST) и Алекс Старр (ST).

Архитектура действительно представляла собой настоящую совместную разработку компании, совместную работу на начальном этапе проекта, продолжавшегося около двух лет.

Ядра ST200

Семейство ST200 VLIW в настоящее время включает ядра ST210, ST220, ST231, которые представляют собой однокластерную реализацию архитектуры Lx. Различия между этими ядрами минимальны:

ST210 был первым продуктом STMicroelectronics, основанным на технологии Lx.
ST220 улучшил частоту ST210, добавив один этап выполнения, что привело к увеличению максимальной задержки до 3 циклов с 2.
ST231 улучшил архитектуру ST220 с помощью табло регистров и умножения 32 x 32 бита для целочисленных и дробных представлений данных. Также был добавлен MMU , поэтому ST231 можно использовать в качестве хост-процессора.

В сфере цифрового видео компания STM сообщила в 2009 году, что поставила более 40 миллионов систем на кристалле (SoC), содержащих процессор VLIW из семейства ST200. Поскольку многие из этих SoC содержат несколько процессоров ST200 (STi7200 содержит четыре ST231), фактически было поставлено более 70 миллионов процессоров VLIW. ^[2]

Инструменты компиляции

Первым компилятором ST210 был компилятор HP Lx, разработанный в HP Labs Cambridge, который сам является потомком компилятора планирования Multiflow Trace и сильно модифицирован HP для ориентирования на встроенную область. Начиная с ST220, компания STMicroelectronics представила компиляторы на основе технологии Open64 . В этих компиляторах версия Open64 была улучшена за счет обновления интерфейса GCC C и C++ с 2.96 до 3.x и более поздней версии 4.x, чтобы обеспечить полное соответствие C++. Расширения GNU C полностью реализованы в Open64 , включая инструкции asm . В результате ядро Linux можно скомпилировать для ST200.

Другие инструменты компиляции ST200 представляют собой простые порты GNU as, GNU ld и GDB .

Ссылки

^ Паоло Фарабоски, Джеффри Браун, Джозеф А. Фишер, Джузеппе Десоли, Фред (Марк Оуэн) Хоумвуд, Lx: Технологическая платформа для настраиваемых Встроенная обработка VLIW, в учеб. 27-е число. Межд. Симп. Компьютерная архитектура, июнь 2000 г., стр. 203–213.
^ Фишер, Фарабоски и Янг. Процессоры VLIW: от Blue Sky до Best Buy, «ЖУРНАЛ IEEE SOLID-STATE CIRCUITS MAGAZINE», июнь 2009 г., 10–17.

[1] Паоло Фарабоски, Джеффри Браун, Джозеф А. Фишер, Джузеппе Десоли, Фред (Марк Оуэн) Хоумвуд, Lx: Технологическая платформа для настраиваемых Встроенная обработка VLIW, в учеб. 27-е число. Межд. Симп. Компьютерная архитектура, июнь 2000 г., стр. 203–213.

[2] Фишер, Фарабоски и Янг. Процессоры VLIW: от Blue Sky до Best Buy, «ЖУРНАЛ IEEE SOLID-STATE CIRCUITS MAGAZINE», июнь 2009 г., 10–17.

[1]

[2]