26、特定应用处理器定制的通用设计流程及运行时自适应可扩展嵌入式处理器概述

特定应用处理器定制的通用设计流程及运行时自适应可扩展嵌入式处理器概述

1. 引言

在嵌入式领域，对高性能、低功耗的需求不断增长，推动了定制化嵌入式处理器的发展。定制化处理器针对特定应用领域设计，能显著提升性能并降低能耗。进一步的定制方向是指令集可扩展处理器，它允许通过特定应用的扩展指令（自定义指令）来定制指令集架构（ISA）。然而，传统可扩展处理器存在一些缺点，如需要为每个应用领域设计和制造不同的定制处理器，且受限于定制功能单元（CFU）的硅片面积。运行时自适应可扩展嵌入式处理器为这些问题提供了潜在解决方案。

2. 指令集扩展（ISE）识别算法

有两种主要的ISE识别算法：
- 迭代选择算法 ：每次迭代选择一组节点构建一个ISE，所选节点要在满足一组线性不等式表示的架构约束的同时，最大化目标函数。每次迭代所选节点在下一次迭代中不再考虑，直到ISE外只剩下禁止节点。
- 基于高级综合（HLS）的算法 ：使用资源受限调度对热点的整个数据流图V进行流水线处理。每个禁止节点在单个调度步骤中单独调度并作为基本处理指令（BPI）执行，多个非禁止节点可通过链式和数据并行在单个调度步骤中组合，每个这样的调度步骤成为一个ISE。

3. 约束条件

在设计过程中，需要考虑多种约束条件：
- 寄存器约束 ：大型ISE可能需要多个输入并产生多个输出，但通用寄存器（GPR）的I/O端口数量通常有限。可以通过添加内部寄存器（IR）来解决这个问题，IR仅在CFU内部可见，ISE与BPI通信仍需使用GPR。框架允许对CFU可