[发明专利]一种具有快速数据旁路结构的四级流水线RISC-V处理器

摘要

本发明提供一种具有快速数据旁路结构的四级流水线RISC‑V处理器，具有四级流水线结构，当执行非Load指令以外的运算时，进行直接旁路，有效数据流水线变为三级，以加快运算速度。上述结构相比于传统的四级流水线，减少了大部分指令的指令周期以及数据冒险出现的频率，大大提高了处理器的性能。四级流水线结构分别为取指模块、译码模块、执行模块和写回模块。取指模块能根据当前周期从指令存储器中取回的指令以及外部控制信号生成下一条指令的PC；译码模块用于提取出指令的操作码、功能码、源寄存器、目的寄存器和立即数，并从通用寄存器中取值；执行模块负责执行各种算数运算；写回模块用于记录访存指令的信息并将从存储器中读取到的数据写入通用寄存器。

主权项

1.一种具有快速数据旁路结构的四级流水线RISC‑V处理器，其特征在于，包括可根据指令类型动态调整的总长为四级的四级流水线结构、访存单元、异常/中断处理单元、若干个寄存器、存储器，所述的存储器包括指令存储器和数据存储器；所述的寄存器包括通用寄存器，用于暂存数据与传送数据；所述的访存单元与指令存储器、数据存储器直接相连，向指令存储器和数据存储器发送读写命令，将指令存储器和数据存储器传来的反馈信号发送给写回模块；所述的异常/中断处理单元用于检测CPU在执行指令时遇到的异常以及接收外部向CPU传来的中断信号，然后根据不同的异常原因和中断源决定CPU执行的异常/中断服务函数；所述的四级流水线结构分别为取指模块、译码模块、执行模块和写回模块，取指模块能根据当前周期从指令存储器中取回的指令以及外部控制信号生成下一条指令的PC；译码模块用于提取出指令的操作码、功能码、源寄存器、目的寄存器和立即数，并从通用寄存器中取值；执行模块负责执行各种算数运算；写回模块用于记录访存指令的信息并将从存储器中读取到的数据写入通用寄存器。