DSP

cpu + dsp 双核结构

2019-07-13 16:13发布

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     CNN        于 Mon Nov 15 11:10:16 2004 的发言如下:                                                                
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貌似最近挺热的, 感觉新东西也挺多的, 那位有研究啊,
推荐点 好的材料看看!
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     swankong   于 Mon Nov 15 11:19:59 2004 的发言如下:                                                                
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关于每周讨论最近一直没啥好话题,既然CNN给出了讨论话题,我就说两句,
抛砖引玉一下。
人们对计算机分类,往往有从不同的角度去看,有不同的结果。这就是为什么,讲
计算机体系结构,外国人的书有<>,<Performance>>还有<>一直到<>。
Flynn分类法把计算机分成SISD,SIMD,MISD,MIMD四类。
按照指令集,计算机有RISC,CISC分类。
还有一种分类法,是看计算机所从事的任务,像我们用的通用计算机General Puerpers
Computer,从事的很多任务都是面向控制的,主要处理和外围设备的交互,计算量
并不大,而对外界i/o请求的相应要求比较高,大量时间花在i/o上,这类计算机称
为i/o受限的。另一类计算机用于计算密集的任务,比如信号处理,加密/解密运算,
科学计算等,多数时间是用于数据处理,对数据进行计算。特别是信号处理,信号处理
计算一般都是要求计算速度很高,而计算往往比较规则,比如滤波器,基本都是乘加运算
这类计算机称作计算受限的。
通用计算机为了达到通用性,也有一些面向信号处理的扩展,比如MMX指令集,SSE指令集
,或者提供一些乘加(MAC)指令。但通用计算机毕竟是以i/o任务为主,做得很多都是控制
任务。而信号处理要求很强的实时性,如果数据处理和控制都让cpu来做,负担很重。
所以,将cpu和dsp分成两个核,分别实现是各取所长。cpu可以专注于如果做好转移预测
,如何安排各个控制状态,而不必费力整合进乘加功能。而dsp可以致力于如何将
datapath越做越精。dsp和cpu可以是协处理器的关系,cpu可以通过控制指令将计算任务
交给dsp处理,这种结构通信代价小但通信频率高;dsp也可以作为cpu的外设,这种结构
要通过cpu i/o来和dsp通信(类似TI系列DSP的 HPI),通信代价高,但通信频率可以
较低。不管cpu和dsp是否在同一块片上,通信的开销是一个必须考虑的问题,如果
通信开销很大,那还不如做在一起通过一个数据通路和扩展指令来实现。
这种结构还有一大挑战就是编译器。众所周知,cpu较优化的编译器有很多。但dsp很好的
编译器就不多了,如果得到效率高的程序,很多还是需要汇编来写。这是因为,数字信号
处理的计算有很多潜在的并行性,通过编译器自动挖掘并行性比较难。传统的程序设计
语言都是串行描述程序的,串行算法隐含一个顺序,这个顺序会影响算法的并行执行。
像一些dsp指令同时可以做4字节或者8字节向量的成加。这对很多编译器来说,特别是像
GCC这样很通用的编译来说较难做到。
人们做过很多努力,矢量化编译器可以在一定程度上将串行算法并行实现,但效果
并不好。
多核结构的编译器就更是挑战。首先,程序的描述就要改变。虽然发明一种并行算法描述
科学计算等,多数时间是用于数据处理,对数据进行计算。特别是信号处理,信号处理
计算一般都是要求计算速度很高,而计算往往比较规则,比如滤波器,基本都是乘加运算
这类计算机称作计算受限的。
通用计算机为了达到通用性,也有一些面向信号处理的扩展,比如MMX指令集,SSE指令集
,或者提供一些乘加(MAC)指令。但通用计算机毕竟是以i/o任务为主,做得很多都是控制
任务。而信号处理要求很强的实时性,如果数据处理和控制都让cpu来做,负担很重。
所以,将cpu和dsp分成两个核,分别实现是各取所长。cpu可以专注于如果做好转移预测
,如何安排各个控制状态,而不必费力整合进乘加功能。而dsp可以致力于如何将
datapath越做越精。dsp和cpu可以是协处理器的关系,cpu可以通过控制指令将计算任务
交给dsp处理,这种结构通信代价小但通信频率高;dsp也可以作为cpu的外设,这种结构
要通过cpu i/o来和dsp通信(类似TI系列DSP的 HPI),通信代价高,但通信频率可以
较低。不管cpu和dsp是否在同一块片上,通信的开销是一个必须考虑的问题,如果
通信开销很大,那还不如做在一起通过一个数据通路和扩展指令来实现。
这种结构还有一大挑战就是编译器。众所周知,cpu较优化的编译器有很多。但dsp很好的
编译器就不多了,如果得到效率高的程序,很多还是需要汇编来写。这是因为,数字信号
处理的计算有很多潜在的并行性,通过编译器自动挖掘并行性比较难。传统的程序设计
语言都是串行描述程序的,串行算法隐含一个顺序,这个顺序会影响算法的并行执行。
像一些dsp指令同时可以做4字节或者8字节向量的成加。这对很多编译器来说,特别是像
GCC这样很通用的编译来说较难做到。
人们做过很多努力,矢量化编译器可以在一定程度上将串行算法并行实现,但效果
并不好。
多核结构的编译器就更是挑战。首先,程序的描述就要改变。虽然发明一种并行算法描述
对dsp来说,可能较容易编译,但里面还有负责控制工作的 cpu,控制工作很多可是不能
并行做的。再有,就是控制指令流和计算指令流的分离。单一个cpu或dsp,可以将控制和
计算指令流混在一起,但不能充分发挥自己性能。双核结构就是为了发挥各自性能,所以
指令流最好也分开。这个人手工做做可以,如果让工具自动来做,就难了。是个很好的
研究topic。
嗬嗬,先写到这,感觉没说啥有用的。我对这种结构也不是很了解,有错误地方还希望
大家指出。
【 在 CNN (环球广播) 的大作中提到: 】                                                                                  
: 貌似最近挺热的, 感觉新东西也挺多的, 那位有研究啊,                                                                 
: 推荐点 好的材料看看!                                                                                                
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     DaQuLa     于 Mon Nov 15 12:24:51 2004 的发言如下:                                                                
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你将来至少可以作个职业写手:P
成为stevens那样的牛人
【 在 swankong (罂粟青年) 的大作中提到: 】                                                                             
: 关于每周讨论最近一直没啥好话题,既然CNN给出了讨论话题,我就说两句,                                                  
: 抛砖引玉一下。                                                                                                       
: 人们对计算机分类,往往有从不同的角度去看,有不同的结果。这就是为什么,讲                                             
: 计算机体系结构,外国人的书有<>,<: Performance>>还有<>一直到<>。                                            
: Flynn分类法把计算机分成SISD,SIMD,MISD,MIMD四类。                                                                     
: 按照指令集,计算机有RISC,CISC分类。                                                                                  
: 还有一种分类法,是看计算机所从事的任务,像我们用的通用计算机General Puerpers                                         
: Computer,从事的很多任务都是面向控制的,主要处理和外围设备的交互,计算量                                             
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     jamin      于 Mon Nov 15 12:51:29 2004 的发言如下:                                                                
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你去当作家吧那么能吹。。。pfpf
注明一下,这个是表扬你噢
【 在 swankong (罂粟青年) 的大作中提到: 】                                                                             
: 关于每周讨论最近一直没啥好话题,既然CNN给出了讨论话题,我就说两句,                                                  
: 抛砖引玉一下。                                                                                                       
: 人们对计算机分类,往往有从不同的角度去看,有不同的结果。这就是为什么,讲                                             
: 计算机体系结构,外国人的书有<>,<: Performance>>还有<>一直到<>。                                            
: Flynn分类法把计算机分成SISD,SIMD,MISD,MIMD四类。                                                                     
: 按照指令集,计算机有RISC,CISC分类。                                                                                  
: 还有一种分类法,是看计算机所从事的任务,像我们用的通用计算机General Puerpers                                         
: Computer,从事的很多任务都是面向控制的,主要处理和外围设备的交互,计算量                                             
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     swankong   于 Mon Nov 15 14:03:50 2004 的发言如下:                                                                
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斯大林写的一本计算机组织结构的书。
买书狂,您又有想法了?
【 在 Lit (宁静致远) 的大作中提到: 】                                                                                  
: design for performance讲什么的?                                                                                     
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     longman    于 Mon Nov 15 16:10:19 2004 的发言如下:                                                                
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狂赞。
还有一种可能是多core的cpu运行多个os,每个core上面跑一个
【 在 swankong (罂粟青年) 的大作中提到: 】                                                                             
: 关于每周讨论最近一直没啥好话题,既然CNN给出了讨论话题,我就说两句,                                                  
: 抛砖引玉一下。                                                                                                       
: 人们对计算机分类,往往有从不同的角度去看,有不同的结果。这就是为什么,讲                                             
: 计算机体系结构,外国人的书有<>,<: Performance>>还有<>一直到<>。                                            
: Flynn分类法把计算机分成SISD,SIMD,MISD,MIMD四类。                                                                     
: 按照指令集,计算机有RISC,CISC分类。                                                                                  
: 还有一种分类法,是看计算机所从事的任务,像我们用的通用计算机General Puerpers                                         
: Computer,从事的很多任务都是面向控制的,主要处理和外围设备的交互,计算量                                             
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     Lit        于 Mon Nov 15 16:12:04 2004 的发言如下:                                                                
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大佬们开玩笑时候稍微注释一下把
免得我们小菜鸟看的心惊胆战的。。。
这个是真的吗?
【 在 longman (戒烟戒酒戒肥肉) 的大作中提到: 】                                                                        
: 狂赞。                                                                                                               
: 还有一种可能是多core的cpu运行多个os,每个core上面跑一个                                                              
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     longman    于 Mon Nov 15 16:14:43 2004 的发言如下:                                                                
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真的呀,为什么不可一?
mobile上面很多这样子滴,ap和cp各自跑各自的东西,互相不干扰的
【 在 Lit (宁静致远) 的大作中提到: 】                                                                                  
: 大佬们开玩笑时候稍微注释一下把                                                                                       
: 免得我们小菜鸟看的心惊胆战的。。。                                                                                   
: 这个是真的吗?                                                                                                       
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     DaQuLa     于 Mon Nov 15 16:16:11 2004 的发言如下:                                                                
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可不可以互相查找漏洞,然后给对方升级内核啊?
那不是很爽~
【 在 longman (戒烟戒酒戒肥肉) 的大作中提到: 】                                                                        
: 真的呀,为什么不可一?                                                                                               
: mobile上面很多这样子滴,ap和cp各自跑各自的东西,互相不干扰的                                                         
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     swankong   于 Mon Nov 15 16:41:14 2004 的发言如下:                                                                
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还有虚拟机技术。一个cpu可以虚拟多个,然后跑多个os
曾曾见过把一态双cpu的机器虚拟成四cpu的。
【 在 longman (戒烟戒酒戒肥肉) 的大作中提到: 】                                                                        
: 狂赞。                                                                                                               
: 还有一种可能是多core的cpu运行多个os,每个core上面跑一个                                                              
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     gelu       于 Mon Nov 15 17:29:43 2004 的发言如下:                                                                
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一直没来得及仔细看
如果早看了你这个,今天就不会被面的那么惨了。。。
强人啊
【 在 swankong (罂粟青年) 的大作中提到: 】                                                                             
: 关于每周讨论最近一直没啥好话题,既然CNN给出了讨论话题,我就说两句,                                                  
: 抛砖引玉一下。                                                                                                       
: 人们对计算机分类,往往有从不同的角度去看,有不同的结果。这就是为什么,讲                                             
: 计算机体系结构,外国人的书有<>,<: Performance>>还有<>一直到<>。                                            
: Flynn分类法把计算机分成SISD,SIMD,MISD,MIMD四类。                                                                     
: 按照指令集,计算机有RISC,CISC分类。                                                                                  
: 还有一种分类法,是看计算机所从事的任务,像我们用的通用计算机General Puerpers                                         
: Computer,从事的很多任务都是面向控制的,主要处理和外围设备的交互,计算量                                             
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     lucifamrwyn 于 Mon Nov 15 18:05:52 2004 的发言如下:                                                               
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效率问题呢
【 在 Lit (宁静致远) 的大作中提到: 】                                                                                  
: porsche就是。。。                                                                                                    
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     SeSe       于 Mon Nov 15 18:23:37 2004 的发言如下:                                                                
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汗。。什么牛单位。。把老大难住叻
【 在 gelu (退而结网) 的大作中提到: 】                                                                                 
: 一直没来得及仔细看                                                                                                   
: 如果早看了你这个,今天就不会被面的那么惨了。。。                                                                     
: 强人啊                                                                                                               
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     DaQuLa     于 Mon Nov 15 18:38:20 2004 的发言如下:                                                                
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咱们再牛也只是在学校里,
一出去看看就发觉自己好弱好弱-----找工作几个月的体会:P
【 在 SeSe (涩涩) 的大作中提到: 】                                                                                     
: 汗。。什么牛单位。。把老大难住叻                                                                                     
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     lineman    于 Mon Nov 15 18:42:09 2004 的发言如下:                                                                
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您觉得主要弱在哪方面呢?
【 在 DaQuLa (伯爵) 的大作中提到: 】                                                                                   
: 咱们再牛也只是在学校里,                                                                                              
: 一出去看看就发觉自己好弱好弱-----找工作几个月的体会:P                                                                
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     gelu       于 Mon Nov 15 18:49:25 2004 的发言如下:                                                                
☆━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━☆                                                           
其实学问就是积累
出去工作也是学习积累
我反正是抱着读博的心态去找工作的
就当深造吧
【 在 lineman (line) 的大作中提到: 】                                                                                  
: 您觉得主要弱在哪方面呢?                                                                                             
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     DaQuLa     于 Mon Nov 15 18:53:46 2004 的发言如下:                                                                
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每月补助7,8k的博士,爽啊
【 在 gelu (退而结网) 的大作中提到: 】                                                                                 
: 其实学问就是积累                                                                                                     
: 出去工作也是学习积累                                                                                                 
: 我反正是抱着读博的心态去找工作的                                                                                     
: 就当深造吧                                                                                                           
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     lineman    于 Mon Nov 15 18:55:10 2004 的发言如下:                                                                
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高手阿
我觉得知道自己最应该学什么的人还是挺爽的嘛
【 在 gelu (退而结网) 的大作中提到: 】                                                                                 
: 其实学问就是积累                                                                                                     
: 出去工作也是学习积累                                                                                                 
: 我反正是抱着读博的心态去找工作的                                                                                     
: 就当深造吧                                                                                                           
☆━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━☆                                                           
     xiaokehan  于 Mon Nov 15 20:17:15 2004 的发言如下:                                                                
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re
支持swangkong写本 《Computer Architecture. swankong's perspective》
【 在 DaQuLa (伯爵) 的大作中提到: 】                                                                                   
: 你将来至少可以作个职业写手:P                                                                                         
: 成为stevens那样的牛人                                                                                                
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
☆━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━☆                                                           
     SeSe       于 Mon Nov 15 21:20:47 2004 的发言如下:                                                                
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【 在 gelu (退而结网) 的大作中提到: 】                                                                                 
: 其实学问就是积累                                                                                                     
: 出去工作也是学习积累                                                                                                 
: 我反正是抱着读博的心态去找工作的                                                                                     
: 就当深造吧                                                                                                           
☆━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━☆                                                           
     Satyr      于 Wed Nov 17 10:20:21 2004 的发言如下:                                                                
☆━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━☆                                                           
哇~简直是。。。豁然开朗啊~
swankong,你太牛了~~
【 在 swankong (罂粟青年) 的大作中提到: 】                                                                             
: 关于每周讨论最近一直没啥好话题,既然CNN给出了讨论话题,我就说两句,                                                  
: 抛砖引玉一下。                                                                                                       
: 人们对计算机分类,往往有从不同的角度去看,有不同的结果。这就是为什么,讲                                             
: 计算机体系结构,外国人的书有<>,<: Performance>>还有<>一直到<>。                                            
: Flynn分类法把计算机分成SISD,SIMD,MISD,MIMD四类。                                                                     
: 按照指令集,计算机有RISC,CISC分类。                                                                                  
: 还有一种分类法,是看计算机所从事的任务,像我们用的通用计算机General Puerpers                                         
: Computer,从事的很多任务都是面向控制的,主要处理和外围设备的交互,计算量                                             
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     DaQuLa     于 Wed Nov 17 10:31:45 2004 的发言如下:                                                                
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nod啊nod,葱白葱白啊
【 在 Satyr (Satyr) 的大作中提到: 】                                                                                   
: 哇~简直是。。。豁然开朗啊~                                                                                         
: swankong,你太牛了~~                                                                                               
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     Satyr      于 Wed Nov 17 10:23:41 2004 的发言如下:                                                                
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还想问你一个问题
我看到一些资料说,GPP是冯.诺依曼存储结构,一般有分开的指令和数据cache
DSP是哈佛存储结构,但是一般没有cache。
我想问的是在双核结构里面,存储结构应该怎么样呢?
还有,在DSP作为外设时,难道也是让cpu把指令一条条发给DSP,还是DSP自己从
存储器取指啊?
(ps:作为外设时是不是可以算是加速器啊?我对加速器的概念一直不清晰)
【 在 swankong (罂粟青年) 的大作中提到: 】                                                                             
: 关于每周讨论最近一直没啥好话题,既然CNN给出了讨论话题,我就说两句,                                                  
: 抛砖引玉一下。                                                                                                       
: 人们对计算机分类,往往有从不同的角度去看,有不同的结果。这就是为什么,讲                                             
: 计算机体系结构,外国人的书有<>,<: Performance>>还有<>一直到<>。                                            
: Flynn分类法把计算机分成SISD,SIMD,MISD,MIMD四类。                                                                     
: 按照指令集,计算机有RISC,CISC分类。                                                                                  
: 还有一种分类法,是看计算机所从事的任务,像我们用的通用计算机General Puerpers                                         
: Computer,从事的很多任务都是面向控制的,主要处理和外围设备的交互,计算量                                             
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     Satyr      于 Wed Nov 17 10:39:21 2004 的发言如下:                                                                
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嗯,崇拜^_^
你也很牛啊~
总之这个版上该崇拜的牛人太多了~
【 在 DaQuLa (伯爵) 的大作中提到: 】                                                                                   
: nod啊nod,葱白葱白啊                                                                                                  
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     swankong   于 Wed Nov 17 10:59:19 2004 的发言如下:                                                                
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我对这些结构也不是很清楚。
dsp之所以用哈佛结构,是因为他有很多操作时SIMD的,比如一条指令可以做
4维字节向量的乘加。如果指令和数据从同一个interface去取,负载会很高,而且
控制复杂。
我不知道你所说得哈佛结构dsp不带cache时怎会事,如果那样,那么它就需要
指令和数据存储器分开。
现在cpu也有很多号称哈佛结构,但不是存储器(ram)分离,而是采用分离结构
的icache和dcache,将指令和数据cache分开,根据局部性原理,这种结构可以
达到哈佛结构的效果。一般分离cache结构是在L1 cache里,而且都不大,大都
在16-32k以内。现在L2 cache越来越大,而且是数据和指令混合结构。发展
趋势是减小L1 cache 增加 L2 cache,这个在量化方法里有介绍。
你去看看ti系列的dsp,他有个hpi,就是和主机通信结构,这个结构就好像把
dsp做成外设,和cpu通讯。我想,采用这种方法,一般都是对dsp进行控制,
比如控制它从何处,何时进行计算,dsp是自己取指运算的,否则,连每条
指令都要cpu提供,那么代价太大了,估计起不到加速作用。因为板上通信比片内
通信速度慢很多的。
如果作为协处理器,可能有多种结构。我对芯片设计很细节东西不了解。不过我想,
如果dsp和cpu核公用一个ifu(instruction fetch unit)和biu(businterface unit)
的话,那么dsp指令肯定就是由负责控制的cpu取进来,然后decode时交给dsp处理的。
因为片内通信带价小,这样做,应该没问题。
如果多核结构各个core再有自己的ifu,biu,乃至cache,那么控制起来我想会很复杂
的。
【 在 Satyr (Satyr) 的大作中提到: 】                                                                                   
: 还想问你一个问题                                                                                                     
: 我看到一些资料说,GPP是冯.诺依曼存储结构,一般有分开的指令和数据cache                                                
: DSP是哈佛存储结构,但是一般没有cache。                                                                               
: 我想问的是在双核结构里面,存储结构应该怎么样呢?                                                                     
: 还有,在DSP作为外设时,难道也是让cpu把指令一条条发给DSP,还是DSP自己从                                               
: 存储器取指啊?                                                                                                       
: (ps:作为外设时是不是可以算是加速器啊?我对加速器的概念一直不清晰)                                                 
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     iseesky    于 Wed Nov 17 11:22:15 2004 的发言如下:                                                                
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re
这个版上差不多是浙大搞硬件的精英吧
有些好的帖子我都是打印出来仔细阅读的
【 在 Satyr (Satyr) 的大作中提到: 】                                                                                   
: 嗯,崇拜^_^                                                                                                          
: 你也很牛啊~                                                                                                         
: 总之这个版上该崇拜的牛人太多了~                                                                                     
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     lucifamrwyn 于 Wed Nov 17 12:41:29 2004 的发言如下:                                                               
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搞底层的精英阿
【 在 iseesky (i believe i can!let's do it!for dream!) 的大作中提到: 】                                                
: re                                                                                                                   
: 这个版上差不多是浙大搞硬件的精英吧                                                                                   
: 有些好的帖子我都是打印出来仔细阅读的                                                                                 
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     gelu       于 Wed Nov 17 21:38:48 2004 的发言如下:                                                                
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片内通信很频繁,但每次量很小
片外协处理器一般通信数量很少,更多是cpu给dsp一个任务,说小弟你去搞吧,搞好告
诉我结果。
至于icache和dcache,这个设计一个很重要的原因是防止冲突
如果流水线上前一个指令读数据,后一个指令读insn,这样不会有冲突
【 在 swankong (我只想做工具) 的大作中提到: 】                                                                         
: 我对这些结构也不是很清楚。                                                                                           
: dsp之所以用哈佛结构,是因为他有很多操作时SIMD的,比如一条指令可以做                                                  
: 4维字节向量的乘加。如果指令和数据从同一个interface去取,负载会很高,而且                                             
: 控制复杂。                                                                                                           
: 我不知道你所说得哈佛结构dsp不带cache时怎会事,如果那样,那么它就需要                                                 
: 指令和数据存储器分开。                                                                                               
: 现在cpu也有很多号称哈佛结构,但不是存储器(ram)分离,而是采用分离结构                                                
: 的icache和dcache,将指令和数据cache分开,根据局部性原理,这种结构可以                                                
: 达到哈佛结构的效果。一般分离cache结构是在L1 cache里,而且都不大,大都                                                
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     Satyr      于 Wed Nov 17 22:08:09 2004 的发言如下:                                                                
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那以什么形式给小弟任务啊?
是给它指令(比如mac什么的),还是给它一个地址,让它自己去取?
很想知道双核的存储器结构,请问大牛有没有资料推荐一些啊?
【 在 gelu (退而结网) 的大作中提到: 】                                                                                 
: 片内通信很频繁,但每次量很小                                                                                         
: 片外协处理器一般通信数量很少,更多是cpu给dsp一个任务,说小弟你去搞吧,搞好告                                         
: 诉我结果。                                                                                                           
: 至于icache和dcache,这个设计一个很重要的原因是防止冲突                                                               
: 如果流水线上前一个指令读数据,后一个指令读insn,这样不会有冲突                                                       
: >>  .................<以下省略>............                                                                          
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     gelu       于 Fri Nov 19 19:23:36 2004 的发言如下:                                                                
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这个估计要