随着高性能计算应用需求的大量涌现和微处理器设计水平的日益提高,微处理器多线程技术和片上多处理器系统已愈加受到人们的重视。在此背景下,Sun公司发布了开源的64位多核多线程处理器OpenSPARCTM,本文即对其进行了研究,以求有助于提高国内多线程处理器的设计水平,从而更好地实现商用环境下的大吞吐量计算。
　　 根据OpenSPARC T1处理器开放的源代码,本文对其体系结构进行了研究。其中主要关注了SPARCTM处理器核内的取指单元、装载存储单元、执行单元、内存管理单元和异常逻辑单元的结构,以及OpenSPARC T1处理器片内互联结构的设计和实现方法,重点研究了交叉互联开关CCX模块中PCX和CPX接口的通信协议和接口时序。在此基础上,使用改进的分布式算法设计了声像定位协处理器,并根据实现环境对其进行了若干优化,最终实现了该协处理器与SPARC处理器核的互联。除此之外,基于Xillinx公司32位的软核MicroBlazeTM处理器的嵌入式系统平台,构建了OpenSPARC T1处理器与MicroBlaze处理器协同工作的嵌入式系统架构,并使用软硬件的协同设计方法实现了二者的互联。通过MicroBlaze处理器固件的协助,OpenSPARC T1处理器可以顺利读取并执行内存中的SPARC指令,并实现对其它外设的访问。基于XUPV5-LX110TFPGA评估板的硬件平台,OpenSPARC T1处理器最终在FPGA上得以实现和验证。