Hva er Microblaze-prosessor: arkitektur, arbeid og dens applikasjoner

MicroBlaze-prosessoren ble utviklet i 2002 for å integrere flere kompliserte funksjoner for å møte nye så vel som økende markedsetterspørsel. Så, MicroBlaze-prosessoren er et viktig element i Low-End Portfolio av Xilinx for å muliggjøre raskere systemutvikling som inneholder Artix®-7 FPGAer , Spartan®-6, Zynq®-7000 AP SoCs. Denne prosessoren er ekstremt konfigurerbar, så den kan brukes som en innebygd prosessor eller mikrokontroller i FPGA-er og også brukes som en co-prosessor i Zynq-7000 AP SoCs basert på ARM Cortex-A9. Denne artikkelen gir kort informasjon om MicroBlaze-prosessor – arkitektur og arbeid med applikasjoner.

Hva er Microblaze-prosessor?

Den myke mikroprosessoren som hovedsakelig er designet for FPGA-er fra Xilinx er kjent som MicroBlaze-prosessoren. Denne prosessoren er ganske enkelt implementert i den generelle minne- og logikkstrukturen til FPGA-er til Xilinx. Denne prosessoren ligner på DLX-arkitekturen basert på RISC og den har et fleksibelt sammenkoblingssystem slik at den støtter forskjellige innebygde applikasjoner. Hoved-I/O-bussen og AXI-forbindelsen til MicroBlaze er en minnetilordnet transaksjonsbuss med en master-slave-fasilitet.

MicroBlaze bruker en dedikert LMB-buss for å få tilgang til lokalt minne og gir rask lagring på brikken. Mange deler av denne prosessoren kan brukerkonfigureres som størrelsen på hurtigbufferen, dybden på pipeline-minneadministrasjonsenheten, innebygde perifere enheter og bussgrensesnitt.

Microblaze-funksjoner

De funksjoner til Microblaz e inkludere følgende. Den har 32 generelle registre.

• Den har 32-bits instruksjonsord inkludert 2 adresseringsmoduser og 3 operander.
• Adressebussen er 32-bit.
• Den har 3-trinns rørledning eller en 5-trinns rørledning.
• En ALU-blokkenhet med skifter.
• Harvard-arkitekturen inkluderer 32-biters data og adressebuss.
• Datagrensesnitt og LMB eller lokal minnebussinstruksjon.
• AX14 og AX14 strømgrensesnitt.
• Flytepunktsenhet og minnestyringsenhet.
• Den støtter låsetrinn.
• Feilsøking og sporingsgrensesnitt.

Microbaze arkitektur

Blokkskjemaet til MicroBlaze-prosessoren er vist nedenfor. Denne MicroBlaze-prosessoren er ekstremt tilpassbar og den støtter over 70 designalternativer. Denne arkitekturen viser permanente maskinvarefunksjoner så vel som konfigurerbare alternativer som instruksjons- eller databuffer, minneadministrasjonsenheten, flytepunktsenheten, etc.

An integrert system satt sammen rundt en MicroBlaze-prosessor inkluderer hovedsakelig MicroBlaze Soft Processor Core, On-chip Local Memory, Standard Bus Interconnects og OPB Peripherals (On-chip Peripheral Bus). Et MicroBlaze-prosessorsystem spenner hovedsakelig fra en kjerne av prosessor med et lokalt minne til et stort system som inkluderer flere MicroBlaze prosessorer , eksternt minne og mange OPB-tilbehør.

Myk prosessorkjerne

Den myke prosessorkjernen til MicroBlaze er sentral i det innebygde MicroBlaze-systemet. Dette er en veldig rask og effektiv 32-bits RISC-prosessor som har følgende funksjoner.

• Instruksjonssettet er ortogonalt.
• Separate data- og instruksjonsbusser.
• 32-bits registre for generell bruk.
• Den har en valgfri komplett 32-bits løpsskifter.
• Innebygde grensesnitt til rask OCM eller on-chip minne og IBMs industristandard OPB (On-chip Peripheral Bus).

Implementeringer innenfor Virtex-II og etterfølgende enheter støtter multiplisering av maskinvare.

On-chip lokalt minne

Det synkrone minnet er et lokalt minne som hovedsakelig brukes for å tillate on-chip Block RAM.

Standard bussforbindelser

Bussgrensesnittene på instruksjons- og datasiden inkluderer et grensesnitt til lokalt minne som kalles LMB (Local Memory Bus) og et grensesnitt til On-chip Peripheral Bus til IBM. Så vi kan designe systemer som strengt tatt holder seg til Harvard-arkitekturen, ellers, for å dele ressurser, kan vi bruke en enkelt OPB i kombinasjon gjennom en buss-arbiter.

Den lokale minnebussen gir garantert en-syklus inngang for on-chip blokk RAM. Dette er en veldig effektiv, enkel og enkelt-master bussprotokoll, og den er perfekt for grensesnitt med raskt lokalt minne. OPB eller On-chip Peripheral Bus er en 32-bit bred multi-master buss som er perfekt for å forene periferiutstyr og eksternt minne til kjernen av MicroBlaze-prosessoren.

On-chip perifer bus periferiutstyr

MicroBlaze-maskinvaresystemet kompletteres av OPB-tilbehør for å gi forskjellige funksjoner som Watchdog Timer eller Timebase, General purpose Timer eller Counters, IC (Interrupt Controller), forskjellige kontrollere som SRAM, Flash Memory, ZBT Memory, BRAM, DDR, SDRAM, UART Lite , SPI, I2C, generell I/O, UART 16450/550 og Ethernet 10/100 MAC. I tillegg kan vi også legge til og definere periferiutstyr hovedsakelig for tilpassede funksjoner, ellers et grensesnitt til et design som finnes i FPGA.

Microblaze instruksjonssett

Microblaze instruksjonssett er aritmetikk, logikk, gren, last/lager og andre. Størrelsen på alle instruksjonene er fast. På det meste kan 3-registre gis som operander. Microblaze inkluderer to instruksjonsformater Type A og Type B som er vist nedenfor.

Type A-instruksjonsformat brukes hovedsakelig for registerregisterinstruksjoner. Så det inkluderer opcode, enkelt destinasjon og to kilderegistre. Type B-instruksjonsformat brukes hovedsakelig for registerumiddelbare instruksjoner som inkluderer opcode, enkeltdestinasjon og enkeltkilderegistre.& en 16-bits umiddelbar verdikilde.

I de to ovennevnte instruksjonsformatene er opkoden en operasjonskode, Rd er et destinasjonsregister som er kodet med 5-biter, Ra & Rb er kilderegistre hvor hver kodet med 5-biter og Immediate er en 16-bits verdi.

Aritmetiske instruksjoner

Aritmetiske instruksjoner av type A og type B er gitt nedenfor.

Type A

Type B

Logiske instruksjoner

Type A og Type B logiske instruksjoner er gitt nedenfor.

Type A

Type B

Avdelingsinstruksjoner-Ubetinget

Endre programtellerregisteret

Avdelingsinstruksjoner-Ubetinget1

Endre programtellerregisteret når en betingelse er oppfylt

Avdelingsinstruksjoner-Ubetinget2

Endre programtellerregisteret når en betingelse er oppfylt

Laste-/butikkinstruksjoner - Type A

Type B

Andre instruksjoner

Registrerer

Arkitekturen til MicroBlaze-prosessoren er helt ortogonal, som inkluderer 32-bits registre for generelle formål og 32-biters spesialregistre som Program Counter & Machine Status Register.

Rørledningsarkitektur

MicroBlaze bruker en 3-trinns rørledningsarkitektur inkludert henting, dekoding og komplette stadier. Datavideresending, grener og rørledningsstopp bestemmes automatisk i maskinvaren.

Last eller butikkarkitektur

MicroBlaze støtter minne i tre datastørrelser 8 bits (Byte), 16 bits (Halvord) og 32 bits (Word). Så minnetilganger er alltid datastørrelsesjustert. Dette er en Big-Endian-prosessor som bruker adressen til Big-Endian-adressen samt merkekonvensjoner når den har tilgang til minnet.

Avbryter

Når et avbrudd finner sted, vil denne prosessoren avslutte den nåværende utførelsen for å administrere avbruddsforespørselen gjennom forgrening for å avbryte vektoradressen og lagre instruksjonsadressen som må utføres. Denne prosessoren vil stoppe fremtidige avbrudd ved å fjerne IE (Interrupt Enable)-flagget i MSR (Machine Status Register).

Hvordan fungerer Microblaze?

MicroBlaze-prosessoren støtter 32-bits bussbredde og denne prosessorkjernen er en RISC-basert motor som inkluderer en registerfil basert på 32-bits LUT RAM gjennom separate instruksjoner for minne og datatilgang.
Denne prosessoren støtter ganske enkelt både on-chip BlockRAM og eksternt minne. Ligner på IBM PowerPC; alle periferiutstyr bruker den lignende CoreConnect OPB-bussen så; periferiutstyret til prosessoren er godt matchet med PowerPC på Virtex-II Pro.

MicroBlaze-prosessoren gir full fleksibilitet til å velge kombinasjonen av minne, periferiutstyr og grensesnittfunksjoner som vil gi deg det nøyaktige systemet du trenger på en enkelt FPGA med lavere kostnader.

Forskjellen S/H Microblaze Vs Risc-V

De forskjellen mellom MicroBlaze og RISC v Inkluder følgende.

Microblaze Fordeler

De fordelene med MicroBlaze Inkluder følgende.

• Det er økonomisk.
• Den er svært konfigurerbar.
• Ytelsen er høy sammenlignet med ARM.
• Den støttes av et innebygd utviklingssett.
• Det er en myk mikroprosessor kjerne.
• For å hjelpe deg raskt å ordne applikasjonen din, inkluderer denne prosessoren tre faste konfigurasjoner som er relatert til velkjente prosessorklasser mikrokontroller, sanntid og applikasjonsprosessor.

Microblaze-applikasjoner

De applikasjoner av MicroBlaze Inkluder følgende.

• Denne prosessoren oppfyller mange forskjellige applikasjonskrav som industri, bil, medisinsk og forbruker, etc.
• Applikasjonene til MicroBlaze spenner fra enkle tilstandsmaskiner basert på programvare til komplekse kontrollere som brukes i innebygde applikasjoner eller Internett-baserte apparater.
• Den er optimalisert for innebygde applikasjoner som industriell kontroll, kontorautomatisering og bilindustri.
• MicroBlaze er i stand til å kommunisere med et stort sett med periferiutstyr for å passe inn i mellomstore applikasjoner.
• Den myke naturen til denne prosessoren gjør den tilpassbar for ulike applikasjoner der designere kan utveksle funksjoner for størrelse for å møte pris- og ytelsesmål for medisinske, bil-, industri- og sikkerhetsapplikasjoner.

Altså handler dette om en oversikt over Microblaze prosessor. Dette er en fullt utstyrt 32-bits programmerbar RISC myk prosessorkjerne. Denne prosessoren oppfyller ulike krav innenfor ulike felt som forbruker-, medisinsk-, industri-, bil- og kommunikasjonsinfrastrukturmarkeder. Den er ekstremt konfigurerbar, så brukt som den innebygde prosessoren eller mikrokontrolleren i FPGA-er ellers som en co-prosessor for ARM. Her er et spørsmål til deg, hva er FPGA?