如圖2所示，Blackfin處理器內核包含2個(gè)16位乘法器、2個(gè)40位累加器、2個(gè)40位ALU、4個(gè)視頻ALU和1個(gè)40位移位器。計算單元處理來(lái)自寄存器文件的8位、16位或32位數據。

 

計算寄存器文件包含8個(gè)32位寄存器。對16位操作數數據執行運算時(shí)，寄存器文件作為16個(gè)獨立的16位寄存器工作。用于運算的所有操作數都來(lái)自多端口寄存器文件和指令常數字段。

 

每個(gè)MAC在每個(gè)周期可以執行一個(gè)16位乘16位乘法，結果累加到40位累加器中。支持帶符號和無(wú)符號格式、舍入以及飽和。

 

ALU用于對16位或32位數據執行傳統的算術(shù)和邏輯運算。此外，它還包括許多特殊指令，以便加速多種信號處理任務(wù)的執行。特殊指令包括字段提取和二進(jìn)制位個(gè)數統計等位操作、模232乘法、除法原語(yǔ)、飽和和舍入、符號/指數檢測。視頻指令集包括字節對齊和打包操作、16位和8位截除加法、8位平均操作、8位減法/絕對值/累加(SAA)操作。此外還提供比較/選擇和矢量搜索指令。

 

對于某些指令，兩個(gè)16位ALU操作可以在寄存器對(一個(gè)計算寄存器的16位高半部分和16位低半部分)上同時(shí)執行。如果使用第二個(gè)ALU，則可以同時(shí)執行4個(gè)16位操作。

 

40位移位器可以執行移位和旋轉，用于支持歸一化、字段提取和字段存放指令。

 

程序序列器控制指令執行流程，包括指令對齊和解碼。對于程序流程控制，該序列器支持PC相對和間接條件跳轉(帶靜態(tài)分支預測)以及子例程調用。硬件支持零開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)。該架構完全聯(lián)鎖，意味著(zhù)在執行具有數據相關(guān)性的指令時(shí)，編程人員無(wú)需管理流水線(xiàn)。

 

地址算法單元提供兩個(gè)地址，用于實(shí)現同時(shí)雙取存儲器操作。它包含一個(gè)多端口寄存器文件，該寄存器文件由4組32位索引、更改、長(cháng)度、基礎寄存器(用于循環(huán)緩沖)和8個(gè)附加32位指針寄存器(用于C式索引堆棧操作)組成。

 

Blackfin處理器支持一種改進(jìn)型Harvard架構和分層存儲器結構。第一級(L1)存儲器通常以處理器最高速度工作，延遲非常短或無(wú)延遲。在L1層，指令存儲器僅保存指令。數據存儲器保存數據，一個(gè)專(zhuān)用暫存數據存儲器存儲堆棧和本地變量信息。

 

提供了多個(gè)L1存儲器模塊。存儲器管理單元(MMU)為可能在內核上工作的各個(gè)任務(wù)提供存儲器保護，并且能夠防止對系統寄存器進(jìn)行非預期的訪(fǎng)問(wèn)。

 

該架構提供三種工作模式：用戶(hù)模式、管理員模式和仿真模式。用戶(hù)模式對某些系統資源的訪(fǎng)問(wèn)權限是有限制的，從而提供一種受保護的軟件環(huán)境，而管理員模式則能無(wú)限制地訪(fǎng)問(wèn)系統和內核資源。

 

Blackfin處理器的指令集經(jīng)過(guò)優(yōu)化，16位操作碼代表最常用的指令，因而可獲得出色的編譯代碼密度。復雜的DSP指令則編碼為32位操作碼，以實(shí)現完備的多功能指令。

 

Blackfin處理器支持有限的指令級并行功能，一個(gè)32位指令可以與兩個(gè)16位指令并行發(fā)出，使得編程人員能在一個(gè)指令周期中使用許多內核資源。

 

Blackfin處理器的匯編語(yǔ)言使用代數語(yǔ)法，易于編碼和閱讀。該架構經(jīng)過(guò)優(yōu)化，能夠與C/C++編譯器一起使用，軟件實(shí)現快速、高效。

 

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