重构计算机系统教学:从MIPS到RISC-V计算机原型系统实验 被引量：3

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作者 秦国锋 李晨扬 +3 位作者 林芃芃 王力生 陆有军 郭玉臣 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2022年第5期189-198,227,共11页

随着CPU指令技术的不断发展,计算机系统结构及实验教学必须与时俱进。该文通过迭代重构理论与实践教学,从X86架构转向MIPS指令集架构,又从MIPS指令集架构转向RISC-V指令集架构,其目的是使学生学习设计自己的CPU,掌握嵌入式操作系统的裁... 随着CPU指令技术的不断发展,计算机系统结构及实验教学必须与时俱进。该文通过迭代重构理论与实践教学,从X86架构转向MIPS指令集架构,又从MIPS指令集架构转向RISC-V指令集架构,其目的是使学生学习设计自己的CPU,掌握嵌入式操作系统的裁剪和移植,开发编写接口驱动程序,并在Nexys4 DDR Artix-7 FPGA开发板上实现RISC-V指令集CPU的设计与验证、嵌入式Linux操作系统验证等,以此来提升学生的CPU设计能力和系统软件开发能力。 展开更多

关键词 计算机实践教育 RISC-V指令集架构 实践能力培养 教学重构 计算机原型系统

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计算机科学知识讲座 第四讲 程序设计语言与程序设计

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作者 何炎祥 彭堂玉 《学习与实践》 北大核心 1996年第11期54-56,共3页

最初,人和计算机打交道必须使用计算机指令系统的指令。这些指令的集合就是该计算机的机器语言,即计算机可以“理解”的语言。但机器语言繁琐、复杂、难记、难辨认,于是人们就用符号名来表示机器指令的操作码、地址码、常量和变量等,从... 最初,人和计算机打交道必须使用计算机指令系统的指令。这些指令的集合就是该计算机的机器语言,即计算机可以“理解”的语言。但机器语言繁琐、复杂、难记、难辨认,于是人们就用符号名来表示机器指令的操作码、地址码、常量和变量等,从而产生了汇编语言。 展开更多

关键词 程序设计语言 程序设计方法 计算机指令系统 顺序语言 机器语言 汇编语言 高级语言 交互式语言 语言程序 低级语言

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国外计算机工程工作站发展概况

3

作者 刘生民 《兵工自动化》 1991年第2期10-14,29,共6页

本文简述了国外计算机工程工作站产生的环境条件和发展概况;以及发展中关于CISC和RISC结构之争、UNIX操作系统标准之争、开放系统与专用系统之争。并简述了目前关于工程工作站的定义、特征和发展趋势。

关键词 计算机工程工作站 EWS 外国 系统结构 复杂指令型 精简指令型 操作系统 硬件特征 软件特征

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实时机模型及时间语义指令集研究 被引量：3

4

作者 陈香兰 李曦 +1 位作者 汪超 周学海 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2021年第4期571-578,共8页

混合关键系统中,具有不同安全和时间关键度的应用程序共享计算资源。由于系统中存在多种不确定性,设计者需要能同时满足功能行为确定性、时间行为可预测性和高计算性能等多重设计约束的紧致时间设计方法,对现有计算机体系结构及编程语... 混合关键系统中,具有不同安全和时间关键度的应用程序共享计算资源。由于系统中存在多种不确定性,设计者需要能同时满足功能行为确定性、时间行为可预测性和高计算性能等多重设计约束的紧致时间设计方法,对现有计算机体系结构及编程语言的理论和方法提出了新的挑战。提出支持时间语义的实时机模型RTM和时间触发指令集TTI,作为构建多层次协同的紧致时间设计方法MTTT的重要基础。最后以直升机飞控程序为例,说明RTM思想和TTI指令集的有效性。 展开更多

关键词 混合关键系统 计算机体系结构 指令集 编程模型 时间可预测性

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融合动态采样剖析的可重构指令集处理器

5

作者 张惠臻 王超 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2013年第3期31-35,共5页

可重构指令集处理器能够根据应用程序特点动态扩展其指令集,其硬件架构和软件工具的设计与传统设计有很大不同。在研究可重构指令集处理器软硬件特性的基础上,提出一种集成动态采样剖析硬件的可重构指令集处理器架构。该处理器具有3种... 可重构指令集处理器能够根据应用程序特点动态扩展其指令集,其硬件架构和软件工具的设计与传统设计有很大不同。在研究可重构指令集处理器软硬件特性的基础上,提出一种集成动态采样剖析硬件的可重构指令集处理器架构。该处理器具有3种不同的工作模式,它通过剖析硬件采样获取程序热点,利用配套工具链半自动地完成指令扩展生成、编译器重定向和可编程硬件逻辑配置,从而获得在不同嵌入式应用领域的硬件适应性和软件兼容性。针对性的实验结果表明,该处理器架构的采样剖析机制准确有效,并且在增加有限的硬件开销的情况下,能够很好地适应应用变化。 展开更多

关键词 计算机系统结构 可重构指令集处理器 指令扩展 动态采样剖析

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地应力监测中定位与姿态数据采集系统设计 被引量：2

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作者 谷静博 关桂霞 +3 位作者 赵海盟 谭翔 晏磊 王文祥 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第9期2752-2756,2760,共6页

针对地应力低频电磁监测中高效数据采集、精准授时和实时定姿定位问题,设计并实现了基于嵌入式的定位与姿态测量模块相结合的实时数据采集系统,以ARM微处理器(S3C6410)和嵌入式Linux作为系统控制核心平台,详细介绍了系统软硬件设计架构... 针对地应力低频电磁监测中高效数据采集、精准授时和实时定姿定位问题,设计并实现了基于嵌入式的定位与姿态测量模块相结合的实时数据采集系统,以ARM微处理器(S3C6410)和嵌入式Linux作为系统控制核心平台,详细介绍了系统软硬件设计架构,设计并完成定位与姿态测量特征数据提取算法,基于LCD触摸屏和Qt/Embedded进行数据采集处理终端的图形用户界面设计并实现人机交互;另外,系统在完成控制显示等功能的同时能将所需数据实时存储至SD卡,为后续数据分析提供依据。系统联调与外场实验验证表明:该系统能够完成定位与姿态数据的实时采集和处理,数据获取效率较高,有效解决了地应力监测中的实时定姿定位,能够高速、实时、可靠地进行地应力低频电磁监测。 展开更多

关键词 地应力监测 数据采集 高级精简指令系统集计算机 嵌入式LINUX QT/EMBEDDED

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RISC妥协策略──仿真X86指令集 被引量：1

7

作者 雨百 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 1995年第5期62-67,共6页

主要目标在于阐明ＲＩＳＣ系统设计者的妥协策略．面对着Ｘ８６结构巨大的软件优势，ＲＩＳＣ厂商只得采用仿真Ｘ８６指令的途径，以提高ＲＩＳＣ产品的竞争力．

关键词 软件仿真 RISC 计算机系统 仿真 指令集

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基于ARM9的无线视频监控系统设计与实现 被引量：17

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作者 赵春媛 李萌 +1 位作者 韩会山 刘福才 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2012年第2期529-534,共6页

为实现视频监控系统的便携性和可移动性,提出以ARM920T-S3C2440为中央处理器的嵌入式系统设计方案。对系统分别进行软硬件设计,硬件系统主要是设计外围硬件设备的原理图和PCB图,对制作的电路板焊接并调试,针对调试过程中出现问题给予解... 为实现视频监控系统的便携性和可移动性,提出以ARM920T-S3C2440为中央处理器的嵌入式系统设计方案。对系统分别进行软硬件设计,硬件系统主要是设计外围硬件设备的原理图和PCB图,对制作的电路板焊接并调试,针对调试过程中出现问题给予解决;软件系统中移植Linux操作系统并加载摄像头驱动程序。分别可以在Windows和Linux两个系统中实现视频监控,实验结果表明两种方案能实时实现视频的无线监控。 展开更多

关键词 高级复杂指令集系统计算机 硬件 印制电路板 LINUX 视频监控

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基于ARM9的视频监控系统设计 被引量：9

9

作者 曾明如 罗浩 +1 位作者 徐小勇 徐志敏 《计算机工程与设计》 北大核心 2015年第4期925-929,共5页

提出一种基于ARM9和GPRS网络的嵌入式安防报警系统。以S3C2440处理器作为控制核心,将摄像头采集的图像数据进行压缩,利用GSM模块向用户提供短信通知和彩信确认,用户根据情况发送命令,控制云台或者报警,实现对现场的实时监控。实验结果表... 提出一种基于ARM9和GPRS网络的嵌入式安防报警系统。以S3C2440处理器作为控制核心,将摄像头采集的图像数据进行压缩,利用GSM模块向用户提供短信通知和彩信确认,用户根据情况发送命令,控制云台或者报警,实现对现场的实时监控。实验结果表明,该系统图像采集稳定,监控效果良好,具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 高级复杂指令集系统计算机 通用分组无线业务 嵌入式系统 视频监控 全球移动通信系统 短信 彩信 云台

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基于JTAG的片上调试器与调试系统的设计实现 被引量：12

10

作者 常志恒 肖铁军 史顺波 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第30期78-82,共5页

提出了一种基于JTAG协议的嵌入式CISC处理器的调试系统的设计方案。针对自主研发的教学用JU-C2型处理器设计了片上调试器和CPU内部寄存器扫描链,为构成一个完整的调试系统,还设计了USB-JTAG协议转换器和PC机控制软件。调试系统可以实现... 提出了一种基于JTAG协议的嵌入式CISC处理器的调试系统的设计方案。针对自主研发的教学用JU-C2型处理器设计了片上调试器和CPU内部寄存器扫描链,为构成一个完整的调试系统,还设计了USB-JTAG协议转换器和PC机控制软件。调试系统可以实现微指令级和机器指令级的单步、断点以及CPU内部寄存器值的查看和PC(程序计数器)写入,还有CPU的运行停止和复位这些常用的调试功能。分别介绍了系统的各个组成部分以及它们的原理,进行了系统测试,验证系统工作的正确性。调试系统对CPU内部数据通路侵入性较小,在教学中也有一定的实用性。 展开更多

关键词 片上调试器 片上调试系统 复杂指令集计算机(CISC)处理器 联合测试行动组(JTAG) 边界扫描

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汽车安防检测系统的设计与实现 被引量：1

11

作者 王秀峰 崔刚 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2010年第S1期5-9,共5页

以ARM为开发平台,结合检测技术、传感器技术、GPS技术、GPRS技术、数字滤波技术设计以汽车安防检测为目的嵌入式系统.从软硬件两方面具体论述了系统的总体设计,建立了相关的数学模型,对提高系统可靠性提出了相应措施,软件方面采用平均... 以ARM为开发平台,结合检测技术、传感器技术、GPS技术、GPRS技术、数字滤波技术设计以汽车安防检测为目的嵌入式系统.从软硬件两方面具体论述了系统的总体设计,建立了相关的数学模型,对提高系统可靠性提出了相应措施,软件方面采用平均值滤波法和中位值滤波法抑制各种频率的干扰信号,阐述了该系统的优势.本嵌入式系统以低成本、高性能、实时性、高可靠性等优势实现汽车安防功能,具有很高的实用价值. 展开更多

关键词 嵌入式系统 高级精简指令集处理器 汽车安防 全球卫星定位系统 通用元组分组交换网络业务

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基于ADL的抽象级嵌入式系统设计方法研究 被引量：2

12

作者 高晓清 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第14期3229-3232,共4页

为提高嵌入式系统设计的效率,对一种抽象级嵌入式系统设计方法进行了初步探讨。采用该方法使用基于XML(ex-tensible markup language)的ADL(architecture description language)语言对嵌入式系统进行抽象级的模型描述,并编写与系统对应... 为提高嵌入式系统设计的效率,对一种抽象级嵌入式系统设计方法进行了初步探讨。采用该方法使用基于XML(ex-tensible markup language)的ADL(architecture description language)语言对嵌入式系统进行抽象级的模型描述,并编写与系统对应的模板文件,再利用EMF(eclipse modeling framework)提供的JET(Java emitter templates)技术自动生成该系统的硬件描述语言源代码。最后将代码经过综合和适配后下载到FPGA(field programmable gate array)芯片,实现了嵌入式系统。该方法设计效率高,具有灵活和实用的特点。为说明该方法的可行性和特点,描述了利用该方法设计一个八位CISC模型CPU的完整过程,该设计通过仿真和实验得到了验证。 展开更多

关键词 嵌入式系统 体系结构描述语言 复杂指令集计算机 Eclipse建模框架 Java代码生成模板 现场可编程门阵列

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并行CISC指令译码器的设计与实现

13

作者 张骏 樊晓桠 张萌 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第11期200-202,共3页

针对x86系列兼容微处理器串行译码速度慢、效率低的缺点,提出了一种并行译码器设计方案。该方案将整个译码过程分为长度译码和地址译码两个阶段进行流水译码,在指令不带前缀的情况下单拍完成长度译码,支持任意两条指令并行译码,提高了... 针对x86系列兼容微处理器串行译码速度慢、效率低的缺点,提出了一种并行译码器设计方案。该方案将整个译码过程分为长度译码和地址译码两个阶段进行流水译码,在指令不带前缀的情况下单拍完成长度译码,支持任意两条指令并行译码,提高了译码效率。其使用Verilog-HDL进行描述,SYNOPSYS-DV在SMIC CMOS0.18工艺库下进行综合。结果表明完全达到了设计要求。 展开更多

关键词 指令集 微处理器 译码器 复杂指令系统计算机

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双二次多项式动力系统的分形图

14

作者 徐凯 吕菁 李建丽 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2006年第12期210-213,共4页

本文主要讨论如何利用计算机图形学方法绘制由A.Douady在上世纪末期建议研究的双二次动力系统的分形图,并利用这种分形图定性地观测、验证一些双二次动力系统参数空间连通迹M和Julia集的性质。以往这一领域大量研究都是针对fc(z)=z2+c... 本文主要讨论如何利用计算机图形学方法绘制由A.Douady在上世纪末期建议研究的双二次动力系统的分形图,并利用这种分形图定性地观测、验证一些双二次动力系统参数空间连通迹M和Julia集的性质。以往这一领域大量研究都是针对fc(z)=z2+c动力系统的性质展开的,本文则重点讨论了性质更为复杂的特殊双二次动力系统fc(z)=z4-2c2z2,对更一般的双二次动力系统fc(z)=z4+az2+b绘制出了它Julia集的分形图。采用时间逃逸算法,本文在VisualBasic6.0编译器上实现双二次动力系统的分形图像绘制程序,并为方便研究增加了逐级放大观察分形图细部结构的功能,采用了可调节的上色方案。 展开更多

关键词 双二次多项式 Julia集 MANDELBROT集 连通性 复杂的非随机运动 分形几何学 计算机图形学 逃逸时间算法 动力学 动力系统 分形图

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基于ARM的RDSS/DR车载监控报警系统 被引量：1

15

作者 唐培田 焦斌亮 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第5期116-118,共3页

通过分析北斗卫星导航定位系统——无线电测位卫星系统(RDSS)和航位推算(DR)定位系统的特点,提出了基于ARM处理器的RDSS/DR车载远程监控报警系统;并用联合卡尔曼滤波算法对组合监控报警系统的数据进行融合处理。本系统提高了数据处理的... 通过分析北斗卫星导航定位系统——无线电测位卫星系统(RDSS)和航位推算(DR)定位系统的特点,提出了基于ARM处理器的RDSS/DR车载远程监控报警系统;并用联合卡尔曼滤波算法对组合监控报警系统的数据进行融合处理。本系统提高了数据处理的速度和精度,同时使定位精度达到了一个比较理想的水平。 展开更多

关键词 无线电测位卫星系统 航位推算 先进指令集计算机 监控报警 联合卡尔曼滤波

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实时动态载波智能测量系统硬件平台架构 被引量：1

16

作者 陈伟 鲍志雄 +1 位作者 林钦坚 宾显文 《导航定位学报》 2015年第2期76-80,共5页

针对实时动态测量设备交互麻烦,通信传输速率低,功能单一,以及作业效率低的问题,提出并实现了一种全新的全球导航卫星定位系统接收机硬件平台。该平台引入在其它行业成熟使用的元器件和技术,在实时动态测量产品中实现自动补偿倾斜测量... 针对实时动态测量设备交互麻烦,通信传输速率低,功能单一,以及作业效率低的问题,提出并实现了一种全新的全球导航卫星定位系统接收机硬件平台。该平台引入在其它行业成熟使用的元器件和技术,在实时动态测量产品中实现自动补偿倾斜测量、电子气泡对中提示、基于第三代通信网络云服务、向导式语音交互、无线局域网通信等智能化功能和应用。该平台实现的产品颠覆了实时动态测量作业模式和用户使用习惯,极大地提高了作业效率。 展开更多

关键词 智能化 倾斜测量 第三代数字通信 无线局域网 实时动态测量 高级精简指令集计算机

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基于FPGA的PLC并行定时器的设计 被引量：9

17

作者 张炜 李克俭 +1 位作者 蔡启仲 周曙光 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2013年第4期1244-1249,共6页

构建了一种采用ARM与FPGA协同并行工作实现定时功能的PLC控制系统。设计了ARM-FPGA系统的通信方式与协议,实现了ARM与FPGA之间快速高效的通信。由于PLC内部包含了数量较多的定时器,因此在FPGA中采用串行方式与并行方式相结合的方法实现... 构建了一种采用ARM与FPGA协同并行工作实现定时功能的PLC控制系统。设计了ARM-FPGA系统的通信方式与协议,实现了ARM与FPGA之间快速高效的通信。由于PLC内部包含了数量较多的定时器,因此在FPGA中采用串行方式与并行方式相结合的方法实现PLC定时功能,经过分析与测试可知,该设计方法不仅可以保证定时器的计时误差在1ms以内,还能提高系统工作效率与减少硬件资源耗用。通过对FPGA内部功能模块的仿真测试与ARM-FPGA系统联合测试,验证了ARM-FPGA系统可以初步实现PLC的预期功能,其中FPGA可以稳定精确地实现定时功能。 展开更多

关键词 可编程控制器 定时 现场可编程门阵列 高级精简指令集计算机 通信 计时误差

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一种时间-数字转换NIM插件的研制 被引量：4

18

作者 林延畅 王小斌 +3 位作者 陈少敏 高原宁 姜春华 钱文斌 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期68-71,共4页

介绍一种实现时间-数字转换（TDC）功能的单插宽NIM插件的研制。该TDC插件主要包括基于CPLD的13Bit双沿触发计数器与相关逻辑控制电路，基于高速比较器的NIM-TTL电平转换电路，基于ARM微处理器的读数与通讯控制电路，以及电源变换电路... 介绍一种实现时间-数字转换（TDC）功能的单插宽NIM插件的研制。该TDC插件主要包括基于CPLD的13Bit双沿触发计数器与相关逻辑控制电路，基于高速比较器的NIM-TTL电平转换电路，基于ARM微处理器的读数与通讯控制电路，以及电源变换电路等单元电路。它有两组输入端口，分别用于接收来自两个输入端或同一输入端上顺次到达的Start和Stop信号。采用50MHz基准时钟时，该插件的有效时间间隔测量范围为0-81.91bts，最小分辨率为10ns。初步参数测试结果，以及在“子寿命测量实验中的应用效果均表明，该TDC插件具有线性度好、电路简洁、可靠性高、功耗低，成本低，而且易于升级等特点。 展开更多

关键词 核仪器插件(NIM) 时间擞字转换(TDC) 双沿触发计数器 复杂可编程逻辑器件(CPLD) 高级精简指令集微处理器(ARM)

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DSP主机接口在分布式电能质量监测仪中的应用 被引量：1

19

作者 张有兵 陈铨 翁国庆 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期105-108,共4页

提出在分布式电能质量监测仪中采用数字信号处理器(DSP)的主机接口(HPI)实现双CPU间的通信。整个电能质量监测系统采用高级精简指令集计算机(ARM,型号S3C2410X)和DSP(型号TMS320C6713)双CPU结构的总体设计方案。文中给出了HPI的硬件连接... 提出在分布式电能质量监测仪中采用数字信号处理器(DSP)的主机接口(HPI)实现双CPU间的通信。整个电能质量监测系统采用高级精简指令集计算机(ARM,型号S3C2410X)和DSP(型号TMS320C6713)双CPU结构的总体设计方案。文中给出了HPI的硬件连接图,介绍了在WinCE操作系统中编写HPI驱动程序的要点,给出了监测仪使用的HPI驱动程序的接口函数HPI_Init的流程图,以及驱动程序对S3C2410X相关寄存器的设置,最后介绍了影响HPI通信速度的因素和监测仪所采用的HPI通信规范。 展开更多

关键词 主机接口(HPI) 双CPU结构 WINCE操作系统 分布式电能质量监测仪 数字信号处理器(DSP) 高级精简指令集计算机(ARM)

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嵌入式Flash CISC/DSP微处理器的研究与实现 被引量：1

20

作者 卢结成 丁丁 +1 位作者 丁晓兵 朱少华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第8期1252-1254,共3页

本文研究一种新的既具有微控制器功能 ,又有增强DSP功能的高性能微处理器的实现架构 .在统一的增强CISC指令集下 ,我们将基于哈佛和寄存器 寄存器结构的微处理器模块和单周期乘法 /累加器、桶形移位寄存器、无开销循环及跳转硬件支持模... 本文研究一种新的既具有微控制器功能 ,又有增强DSP功能的高性能微处理器的实现架构 .在统一的增强CISC指令集下 ,我们将基于哈佛和寄存器 寄存器结构的微处理器模块和单周期乘法 /累加器、桶形移位寄存器、无开销循环及跳转硬件支持模块、硬件地址产生器等DSP功能模块以及嵌入式FlashMemory和指令队列缓冲器有机的集成起来 ,在统一架构下通过单核实现CISC/DSP微处理器 ,有效地提高了处理器的性能 .该微处理器采用 0 35 μmCMOS工艺实现 ,芯片面积为 2 5mm2 .在 80M工作频率下 ,动态功耗为 4 2 5mW ,峰值数据处理能力可达 80MIPS .该处理器核可满足片上系统 (SOC)对高性能处理器的需求 . 展开更多

关键词 复杂指令系统计算机 超大规模集成电路 流水线 数字信号处理器 闪速存储器

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