1. No category

C
l
i
c
k
t
o
a
d
d
Procesador
Microblaze
The MicroBlaze™ embedded processor soft core
y
o
u
r
t
e
x
t
Agenda
1
Introducción
2
Arquitectura MicroBlaze
Introducción
Introducción
Procesadores Embebidos en FPGAs
Diseños basados en la
concurrencia de procesos
donde se requiera capacidad de
procesamiento, sin recurrir a un
procesador externo.
Introducción
Soft vs Hard processors
Soft Processor; El procesador se
implementa simulando su
comportamiento con un lenguaje
de programación (HDL en el caso
de Microblaze
architecture Behavioral of procesador is
…
if ins_Entrada = Instrucción_Suma then
acumulador <= dato1 + dato2;
end if;
…
end;
Introducción
Soft vs Hard processors
Hard Processor; El procesador
es un circuito VLSI, con un diseño
a nivel de transistor optimizado
para ejecutar instrucciones en el
mínimo tiempo posible.
XILINX: SW_HW
PowerPC IBM
Virtex2Pro:
50% mas veloz que la opción SoftCore
Introducción
Microprocesadores Soft core: MicroBlaze
•Versatilidad.
•Tantos procesadores como capacidad tenga la FPGA.
•Procesadores Personalizados ( Flash, UART, GPIO, etc.)
Introducción
Soft-processor Xilinx MicroBlaze:
Microblaze es un soft processor descrito en VHDL
Xilinx lo vende como un IP-core
Herramienta muy potente para desarrollar proyectos relacionados con
arquitecturas paralelas, codiseño, control y en toda investigación
sobre software y estudio de metodologías de desarrollo.
Optimizado para ejecutar códigoC.
FPGA: Spartan y Virtex
Introducción
Soft-processor Xilinx MicroBlaze:
FPGA => entre 14320 (Spartan II 15K) hasta 125.136 (Virtex II Pro 125)
celdas lógicas
MicroBlaze Soft Processor => alrededor de 2000 celdas lógicas
El Microblaze
 Embedded soft RISC Processor
 Arquitectura RISC – Harvard – 32 Bits
 Soporte para sistemas operativos.
Arquitectura
Arquitectura
Generalidades
 Todas las instrucciones toman un ciclo de reloj,
excepto:
 Load y store (two clock cycles)
 Multiply (two clock cycles)
 Branches (three clock cycles, can be one clock cycle)
Flujo HW-SW
EDK-XILINX
• Interfaz GUI - Xilinx Platform
Studio (XPS)
• Soporta MicroBlaze y PPC
• Herramientas de desarrollo para
especificacion de HW y SW
• Xilinx Microprocessor Debug
(XMD)
• Board Support Package (BSP)
• Perifericos IP (Parametrizable)
• Herramintas GNU (Compilador,
Debugger).
Flujo - HW
Flujo - SW
IP cores
Espacio de Memoria
• Direcciones de 32
bits.
• La cantidad de
BRAM asignada es
limitada.
Arquitectura-Buses del Sistema
E
Buses
El estandar IBM CoreConnect proporciona 3 buses
para inteconectar Perifericos, Cores, y Logica
personalizada.
•
•
•
Processor Local Bus (PLB)
On-chip Peripheral Bus (OPB)
Device Control Register (DCR) bus
Buses
BUS IPLB
BUS DPLB
Arquitectura-Buses del Sistema
FSL (Fast Simple Link)
 Protocolo de comunicación que permite la comunicación con el periférico a
través de sus propios registros internos.
 El periférico actua a modo de co-procesador y la conexión se realiza de
manera sencilla a través de unos registros de desplazamiento de 32 bits de
ancho.
 MicroBlaze soporta hasta 16 dispositivos conectados con este protocolo.
Arquitectura-Pipeline
Una arquitectura RISC aumenta
fácilmente su rendimiento por medio de
la segmentación (Pipeline).
Solución arquitectónica para maximizar
throughput (# datos procesados por
segundo).
(Hazards) son tratados por hardware
Interrupciones
El procesador tiene un solo puerto IRQ de interrupciones.
• 4 ciclos de reloj de latencia
• Disparada por nivel o flanco
Si hay diferentes prioridades de interrupciones,
necesitaremos un IP, que se encarga de multiplexar e
identificar las diferentes fuentes de interrupción.
• Aumento de la latencia de interrupciones
• Manejo de interrupciones “torpe”
• No hay interrupciones tipo wake-up
• Pila de direcciones implementada por software.
*Pagina 14 mb_rf_guide_10.1
FPU
IEEE 754 Standard Single-Precision Floating
Point
ADD, SUB, MUL, DIV, Comp, Conv, SQRT
Overflow returns signed 
32-bit float 8-bit exponent, 23-bit mantissa
Exceptions (when enabled) are regular
Hardware Exceptions
Result register not overwritten if exception
TIPOS DE DATOS
Bit-reversed big-endian
• Word 32Bits
• Half-Word
Byte n
Byte n+1
• Byte
MSByte
0
MSBit
Byte n+2
Byte n+3
LSByte
31
LSBit
TIPOS DE DATOS
Byte 8-bit, Short 16-bit, and Long 32-bit
C-types:




‘char’ 8-bit
‘short’ 16-bit
‘long’ or ‘int’ 32-bit
‘float’ 32-bit
SISTEMA EMBEBIDO EN FPGA