高性能32位内核与基于微控制器存储架构的集成

改进的设计

我们现在可以把学到的知识应用于我们系统的第一个框图，并从预取/指令高速缓存缓冲器系统提供的增益中获益。详见以下的图　3。

图3　　改进的32位内核设计

与之前的16位设计相比，新设计能够以三倍的速度(120　MHz　/　2.0　CPI(预取)/　20　MHz(16　位时钟)执行指令，通过适当选择最终指令高速缓存的大小，很容易就能实现非常接近单等待状态闪存系统运行的性能。

虽然指令预取缓冲器是一种简单的实现，但它通过屏蔽闪存和　32　位内核执行速度之间的存取时间差异，显著地改善了系统吞吐量。预取缓冲器是一个非常简单的设计，只需要很少的额外逻辑。大部分额外逻辑与扩展闪存系统和预取缓冲存储器之间的通道有关。设计的简单有利于它完全透明地展示给软件程序员，他们只需允许或禁用该功能就可以了。

形式指令高速缓存是一种更复杂的解决方案，需要至少与预取缓冲器相同数量的额外逻辑电路，以及管理指令高速缓存正常运行的额外逻辑电路。设计人员需要分析　MCU　运行的典型应用，以确定能够最好地平衡性能和成本的高速缓存大小。当然，指令高速缓存部署更为昂贵，但是在许多情况下，系统实现的性能可达到　0　等待状态系统，对性能产生显著的积极作用。软件程序员还必须了解与指令高速缓存有关的一些基本控制和维护问题，但是在大多数情况下，它们可以一劳永逸地运行，只是在系统初始化时才需要执行。

只用新的　32　位器件直接替代现有的　8　位或　16　位内核是不够的。芯片设计人员还必须调整和改进整个　MCU　设计，以适应高性能、高速度　32　位内核的新要求。我们需要这样的调整来确保新的　32　位内核能够释放最高性能。采用预取缓冲器和指令高速缓存是改进微控制器设计的两个直接途径，微控制器与　32　位内核和现有存储器技术直接相关。