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采用硬件加速发挥MicroBlaze处理能力

—— 使MicroBlaze内核性能超越标准控制器或DSP
作者:Karsten Trott博士 赛灵思(德国慕尼黑) 现场应用工程师时间:2010-03-09来源:电子产品世界收藏

  是赛灵思()在嵌入式开发套件 (EDK) 中提供的两款32位内核之一,是实现的灵活工具。图1是的典型设计。该内核含有一个32位乘法器,但不含浮点单元()、桶式移位器或专用器。对公司Spartan 器件而言,默认系统含有区域优化的(采用三级流水线),但大多数客户通常在开始时使用速度优化版(采用五级流水线)进行性能评估,其优点是小巧简洁,易于扩展。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/106702.htm

  客户针对这种设计所要求的两个实际应用案例可说明MicroBlaze在方面的作用。本文以 Spartan 器件为重点,比较 解决方案和标准控制器内核,展现我们能够达到的性价比。这一方法同样适用于Virtex

  案例1:实施位反转算法

  在第一个应用示例中,假定MicroBlaze的运行速度仅为50MHz。采用 Spartan-3或Spartan-6器件可轻松实现这一速度。诸如本地存储器总线(指令和数据,LMB)以及处理器本机总线(PLB)等所有内部总线的运行速度均达到50MHz。为简单起见,假定没有连接外部DDR存储器。

  现在假设客户想要在这个CPU上实施位反转算法。MicroBlaze自身没有通过硬件直接提供这个功能。再假定每秒需要完成2万次位反转操作。

  要解决这个问题,大多数客户首先会采用纯软件方案,因为这样可轻松地实现想要的功能。而且如果性能足够高,无需进行任何修改。

  为此,让我们先从简单的软件算法出发,实施简短精悍的解决方案。结果确实简单、精巧而且容易理解,不过效率很低。
unsigned int v=value;
unsigned int r = v;
int s = sizeof(v) * CHAR_BIT - 1;
for (v >>= 1; v; v >>= 1)
{
r <<= 1;
r |= v & 1;
s--;
}
r <<= s;
return r;

  这段程序运行相当顺利,不过就算在专门针对速度优化的MicroBlaze(使用五级流水线)上运行处理一个32 位字的算法,也用了220个周期。要执行2万次位反转操作,在速度为50MHz的MicroBlaze上约需88ms。

  客户试图采用略有不同的方法来优化算法,但仍作为纯软件解决方案来实施。

  要进一步提升性能,就要采用纯硬件解决方案,通过一种新的方式来让硬件加速器充分发挥性能。


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