[发明专利]微处理器

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体地是涉及一种微处理器，适合于复 杂数据处理。

背景技术

微处理器是一种集成在一片上的半导体集成电路，可以对一系列算术 逻辑操作进行控制和执行。微处理器大致可以分为两类：通用微处理器和 专用微处理器。通用微处理器可以使用户通过编程的方法实现广泛的功能， 因此常在个人电脑(PC)上用作中央处理器(CPU)。与之对应地，专用 处理器只用于特定的环境，因为知道处理器的主要功能，设计者可以使用 需求来建立处理器结构，这使得在性能上专用处理器的专用单元可以比通 用处理器对应单元显著增强。

数字信号处理是专用处理器的一个典型应用。数字信号处理包括信号 获取、信号传输、信号处理等，使用大量数字信号处理技术的一种专用微 处理器，即数字信号处理器(DSP)。数字信号处理需要处理大量数据， 为了适应此特征，数字信号处理器优化了密集运算和存储器访问的效率。 比如，在快速傅里叶变换(FFTs)和数字滤波器的实现中包括如乘加和位 移的大量重复操作，数字信号处理器提供了特别的功能以适应这些重复的 操作，因此在实际应用中，如图像和声音处理等应用中，其性能比起通用 处理器有了很大的提升。

目前，DSP在电子产品中有广泛的应用，比如数字电话、视频会议设 备、复杂自动化系统等。可以预见的是，DSP在将来会在更多的数字系统 中得到更广泛的应用。

近年来，DSP处理器的更高性能由于不能从传统结构中得到解决，因 此提出了各种提高性能的策略。但是，提高时钟频率是有限的，比较好的 方法是提高并行性。要提高专用处理器的操作并行性，可以由两个途径实 现：提高每条指令执行的操作的数量，或者是提高每个指令周期中执行的 指令的数量。随着对处理器性能的要求不断提高，处理器的性能还需要进 一步地提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是要提供一个操作性能更高 的微处理器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种微处理器，该微处理器包括： 指令获取模块，其用于获取将要执行的指令；指令分发模块，其用于将从 指令获取模块得到的指令进行分发；指令执行模块，其用于对从指令分发 模块得到的指令进行解码并执行指令；寄存器堆，其用于存储指令执行结 果；管理系统，管理指令执行过程中的程序和数据，指令执行模块包括完 成算术逻辑运算和移位计算的A单元、完成乘法运算的M单元、实现管理 系统存取和程序跳转的D单元以及完成浮点运算的F单元。

本发明的有益效果是，该微处理器利用增加的浮点运算单元F来进行 浮点数和浮点向量的运算，使其同时具备了单周期多指令和单指令多数据 的特点，因此该微处理器具有操作性能高的优点，非常适合于多媒体信号、 4G移动通信等对数据处理的容量和速度要求很高的场合。此外，该微处理 器采用超长指令结构，所有指令都采用32位定长编码，可以有效减少处理 器面积并减少时延。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描 述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的微处理器的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的微处理器的指令流示意图；

图3是根据本发明实施例的微处理器的D单元工作流程图；

图4是根据本发明实施例的微处理器的寄存器堆的结构示意图；以及

图5是根据本发明实施例的微处理器的指令编码原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其 中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功 能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发 明，而不能解释为对本发明的限制。