MIPS32® M14Kc™
MIPS32® M14Kc™ 是目前廣泛使用MIPS32® 4KEc™核心的擴展集,是一種高效能、緊湊型的低功耗設計,可爲家庭娛樂、個人娛樂和家庭網路等成本敏感嵌入式應用提供優異的解決方案。M14Kc核心透過一個基於高度最佳化的4K®微架構設計來實現MIPS32 Release 2 架構。它整合了一個5級管線的執行單元,效能效率高達1.5 DMIPS/MHz。
M14Kc核心是首款整合了microMIPS™程式碼壓縮指令集架構(ISA)的MIPS核心。透過採用16位元和32位元指令的最佳組合,microMIPS能以非凡的程式碼密度提供完全的32位元效能。相較於MIPS32-only模式,執行microMIPS ISA可保持98%的效能,而程式碼量減少35%。
M14Kc核心保留了4KEc核心所有的特性與功能,包括32個通用暫存器(GPR)、高效能乘法/除法單元(MDU)和可選協同處理器擴展介面。它還具有4KEc核心的可編程指令/資料快取控制器和轉換後備緩衝器記憶體管理單元(TLB MMU)。
M14Kc核心整合了新的MCU ASE,可增強中斷處理邏輯,減小中斷延遲,增加原子位元(atomic-bit)指令。該核心還具備一套全面完善的先進除錯及剖析(profiling)功能,並得到大量整合軟體及硬體開發工具和廣泛的第三方技術生態系統的支援。
M14Kc核心在高效的4KEc基本架構的基礎上又添加了新的增強型功能,是Linux、Java 和 Android應用的理想解決方案。
一個高效的、基於快取控制器的即時處理器核心,利用microMIPS來爲數位家庭、個人娛樂和網路應用提供高效能低成本解決方案。
- 高效的基本架構:與MIPS32 Release 2架構100%相容,5級管線設計可獲得高達1.5 DMIPS/MHz的效能效率
- 執行microMIPS,這是一個統一的16位元和32位元ISA,包含了新的創紀錄的MIPS32指令,以接近16位元的程式碼量提供32位元的效能
- 具有更小中斷延遲、更高中斷優先權和向量控制的專用特性;標準AHB-Lite匯流排介面單元,和用於快取記憶體的奇偶校驗支援選項
- 先進的除錯和剖析功能:在現有EJTAG-based除錯/跟蹤功能上的擴展,增加了iFlowtrace™功能,具有先進的程式剖析、事件分析和即時除錯功能
- 廣泛全面的開發支援:一套完整的microMIPS 和 MIPS32相容 GNU軟體工具鏈、MIPS Navigator™整合元件套件(ICS)、MIPS System Navigator™除錯探針和一個基於FPGA的開發平台。
架構
- MIPS32 Release 2 相容5級管線,效能效率高達1.5 DMIPS/MHz
- MIPS32 相容指令解碼器
- 可配置的16-或 32 個雙表項聯合TLB MMU 或4表項 I- 和 D- TLB MMU
- 可配置的乘法/除法單元,單周期32x16 及 2 周期 32x32 的乘法速度
- 32個32位元 GPR,並另可選擇配置多至16個映射GPR
microMIPS指令集架構
- 結合16位元和32位元指令的增強型程式碼壓縮ISA
- 支援所有現有MIPS32指令,並增加了新的16和32位元指令
- 支援所有MIPS ASE 和 CorExtend™ 用戶定義指令
- 支援與原有MIPS32解碼器的共存
- 得到軟體工具鏈和硬體開發/除錯系統的支援
MCU-ASE
- 執行一個增強型中斷處理方案,在向量中斷模式下支援多達8個中斷引腳,在外部中斷控制器模式下支援255個中斷
- 具有把中斷延遲降至10個周期的硬體能力
- 執行邏輯和新指令(IRET),使中斷返回處理操作自動化並加速
- 支援中斷鏈
- 包含兩個新的原子位元指令
可編程快取控制器
- 可分別配置的指令(I)和資料(D)快取,容量最大為64KB
- 直接映射2-、3-或4-路關聯
匯流排介面單元(可選)
- 支援AMBA® AHB-Lite™介面
- 包含1個32位元位址匯流排和2個單向(R/W)資料匯流排
- 帶單個突發模式支援的單匯流排主控
奇偶校驗支援(可選)
- I-和 D-快取、I- 和D- SPRAM的奇偶校驗
EJTAG除錯&跟蹤
- 支援增加了事件跟蹤模式的增強型iFlowtrace
- 簡單的指令&資料中斷點支援- 2I/1D、4I/2D、6I/2D、8I/4D
- 複雜的指令&資料中斷點,帶條件過濾支援功能
- 支援2個具有多個事件類型選項的效能計數器(Performance Counter)
- PC和資料位址採樣:零開銷、良好的讀/寫效能
- 快速除錯通道(Fast Debug Channel),可在目標與除錯主機/探針之間提供低開銷大帶寬的雙向資料傳輸能力
功率管理
- 大量採用高效能的時脈閘控
- 快取記憶體省電模式
- 透過WAIT指令啓動睡眠模式
| |
TSMC 130G SVt |
TSMC 90G SVt |
| | 速度最佳化 |
面積最佳化 |
速度最佳化 |
面積最佳化 |
| 頻率 (MHz) | 205 |
100 |
340 |
200 |
| 核心面積 (mm) |
1.29 |
0.61 |
0.82 |
0.37 |
| 核心功率 (mW/MHz) |
0.41 |
0.14 |
0.15 |
0.08 |
註:頻率、功耗和尺寸取決於配置方案、合成、晶片供應商、製程以及單元庫。
*上面提到的速度是PTSI,不包含OCV、設計餘量和時脈抖動。
***配置包括M14Kc標準核心配置+ microMIPS + MCU ASE + AHB-Lite BIU。