[发明专利]一种静态超标量DSP周期模拟方法

摘要

本发明公开了一种静态超标量DSP周期模拟方法，通过构建包括指令准备模块和指令执行模块的静态超标量DSP周期模拟系统，指令准备模块设置初始值、获取指令、确定延迟周期数、确定停顿周期数和模拟时钟推进，指令模拟模块执行功能模拟，从时序角度建立超标量DSP周期状态的数学模型，通过时序模拟保证了DSP流水线停顿时的周期精确状态，时序计算主要为求最值、求交集运算，均可采用位操作高效实现，避免了大量寄存器传输级的复制开销和寄存器依赖表的检索开销，仿真计算量较低，解决了目前DSP实时软件仿真测试时超标量DSP模拟方法不精确、速度较慢的问题。

主权项

1.一种静态超标量DSP周期模拟方法，其特征在于具体步骤为：/n第一步 构建静态超标量DSP周期模拟系统/n静态超标量DSP周期模拟系统，包括指令准备模块和指令执行模块；/n指令准备模块功能为：分析指令之间的控制流关系和数据流关系，控制进入流水线的指令序列及流水进度，实现对DSP指令时序的模拟；/n指令模拟模块功能为：翻译指令语义，更新DSP的软件可见寄存器状态和内部流水线状态，实现对DSP指令集功能的模拟；/n第二步 指令准备模块设置初始值/n指令准备模块设置指令行队列长度为流水线总级数L，设置当前指令行地址为复位代码地址，设置延迟周期、停顿周期计数值为0，设置分支缓冲器为空；/n第三步 指令准备模块获取指令/n指令准备模块从当前指令行地址起始取出一个或多个指令，直至遇到指令行结尾标记；将取出的指令行放到指令行队列中；/n第四步 指令准备模块确定延迟周期数/n指令准备模块根据DSP指令集语义，提取每个指令j占用的功能单元所处的流水线级数，取最靠后的功能单元所在流水线级数作为指令j的延迟周期数δ_j；/n第五步 指令准备模块确定停顿周期数/n指令准备模块根据DSP指令集语义，提取每个指令j的输入操作数集p_j、输出操作数集q_j和占用的内部总线集合b_j，由指令行内所有指令的输入操作数集与占用内部总线集的并集确定指令行n的输入集P_n，由指令行内所有指令的输出操作数集与占用内部总线集的并集确定输出指令行n的输出集Q_n；在指令行队列中遍历当前指令行i的所有前驱指令行k的输出集Q_k，当Q_k与当前指令行的输入集P_i存在交集时，当前指令行i依赖于前驱指令行k，根据发生依赖的数据在k和i两指令行/n所处的流水线级数之差、间隔指令行数确定造成的流水线停顿周期数Δ_i：/nΔ_i＝max{s_k-s_i-(i-k),0} \*MERGEFORMAT (1.1)/n其中，s_k是依赖的数据在前驱指令行k中作为输出所处最靠后的流水线级数，s_i是依赖的数据在当前指令行i中作为输入所处最靠前的流水线级数；/n第六步 指令准备模块模拟时钟推进/n指令准备模块模拟时钟推进一个指令周期后的流水线状态，更新当前指令行停顿周期数和行内所有指令的延迟周期数：/n /n当Δ_i＝0时，当前指令行结束停顿，检查指令行中否存在延迟结束的指令，当时，继续推进时钟一个指令周期，直至存在某个指令l满足δ_l＝0；/n第七步 指令模拟模块执行功能模拟/n指令模拟模块调用指令l的功能模拟函数，根据DSP指令集定义的功能模拟DSP的软件可见寄存器状态的更新；当指令l为跳转指令时，按照最近最少替换策略将跳转分支地址添加到分支缓冲器，并根据DSP动态状态更新内部流水线状态为：/n /n其中，r是DSP规定的分支预测所处的流水线级数，x是DSP规定的跳转条件判断所处的流水线级数；/n当时，指令行中还有指令未执行功能模拟，指令准备模块继续模拟时钟推进；否则，整个指令行模拟完毕，将当前指令行地址更新为下一个指令行地址；当下一个指令行为空时，则模拟结束；否则指令准备模块重新获取指令、确定延迟周期数和停顿周期数、模拟时钟推进，指令模拟模块执行功能模拟。/n