SPARC微處理器綜述

　　國(guó)內(nèi)也有多家公司和大學(xué)從事SPARC微處理器的研發(fā)。值得說明的是，北京時(shí)代民芯科技有限公司已成功研制出基于SPARC V8架構(gòu)的高性能、高可靠嵌入式微處理器MXT0105及其片上系統(tǒng)芯片(SoC)產(chǎn)品MXT0106，微處理器MXT0105性能已達(dá)到且部分指標(biāo)超過ATMEL公司的AT697。MXT0106是集成多路模擬量與開關(guān)量數(shù)據(jù)采集、多路模擬與數(shù)字信號(hào)輸出、1553B通訊、多種外設(shè)接口的高性能、高可靠片上系統(tǒng)，內(nèi)部通過AMBA總線將高性能CPU、浮點(diǎn)處理器、A/D、模擬開關(guān)、1553B總線控制器、I2C總線控制器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、通用I/O、PWM輸出等功能模塊集成在單一芯片上，適合測(cè)試、實(shí)時(shí)計(jì)算以及控制領(lǐng)域應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的集成化、小型化、輕量化、智能化以及低功耗。MXT0106的主頻可達(dá)到150MHz，支持8/16/32位外部存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)訪問，帶有64路模擬開關(guān)、4路12位高速A/D轉(zhuǎn)換器和1553B總線控制器，具備成熟的編譯器、可視化集成開發(fā)環(huán)境、驅(qū)動(dòng)程序、例程、BSP軟件包、SoC 開發(fā)板支持。

　　SPARC微處理器特點(diǎn)及其嵌入式應(yīng)用

　　SPARC 微處理器具備精簡(jiǎn)指令集、支持32 位/64 位數(shù)據(jù)精度，架構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定、可擴(kuò)展性優(yōu)良、體系標(biāo)準(zhǔn)開放等特點(diǎn)。此外，寄存器窗口技術(shù)既是SPARC微處理器的顯著特點(diǎn)，也是SPARC架構(gòu)不同于由斯坦福大學(xué)提出的MIPS微處理器架構(gòu)的主要不同點(diǎn)之一。采用這項(xiàng)技術(shù)可以顯著減少過程調(diào)用和返回執(zhí)行時(shí)間、執(zhí)行的指令條數(shù)和訪問存儲(chǔ)器的次數(shù)，從而易于實(shí)現(xiàn)直接高效的編譯。如圖2所示，它將工作寄存器組成若干個(gè)窗口，建立起環(huán)形結(jié)構(gòu)，利用重疊寄存器窗口技術(shù)來加快程序的運(yùn)轉(zhuǎn)。每個(gè)過程分配一個(gè)寄存器窗口(含有一組寄存器)，當(dāng)發(fā)生過程調(diào)用時(shí)，可以把處理器轉(zhuǎn)換到不同寄存器窗口使用，無需保存和恢復(fù)操作。相鄰寄存器窗口部分重疊，便于調(diào)用參數(shù)傳送。為每個(gè)過程提供有限數(shù)量的寄存器窗口，各個(gè)過程的部分寄存器窗口重疊。

　　伴隨LEON2的發(fā)布，SPARC微處理器在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域獲得了巨大的發(fā)展空間，全球大約已有3萬多個(gè)成功的應(yīng)用案例。比較著名的是國(guó)際空間站上的控制計(jì)算機(jī)DMS-R及空間自動(dòng)轉(zhuǎn)移器ATV中均使用了SPARC微處理器ERC32，而在太空觀測(cè)臺(tái)JEM-EUSO上則使用了SPARC V8架構(gòu)的微處理器。國(guó)內(nèi)研制的SPARC微處理器在軍工電子領(lǐng)域已得到應(yīng)用，在民用領(lǐng)域正處于普及推廣應(yīng)用過程中。

　　SPARC微處理器未來發(fā)展趨勢(shì)和展望

　　經(jīng)過20多年的發(fā)展，SPARC微處理器憑借其持續(xù)的創(chuàng)新研發(fā)能力，不斷取得驕人成績(jī)。在服務(wù)器等高端處理器領(lǐng)域，SPARC Enterprise 服務(wù)器系列的M8000機(jī)型就是一個(gè)典型的例子，2007年，它在SAPERP2005、Oracle Database 10g和Solaris10運(yùn)行環(huán)境下，刷新了16 路處理器級(jí)別系統(tǒng)中SAP SD 2-tier 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用基準(zhǔn)測(cè)試的世界記錄[3]。在空間應(yīng)用等高可靠嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，SPARC微處理器也發(fā)揮著越來越重要的作用。ESA決定在2013年發(fā)射的水星探測(cè)任務(wù)中采用SPARC微處理器。

　　SPARC架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的開放和最先進(jìn)的多核心、多線程SPARC微處理器的設(shè)計(jì)代碼開放，促使世界上越來越多的公司、機(jī)構(gòu)和大學(xué)加入到SPARC微處理器的研發(fā)中。到目前為止，對(duì)于開源的SPARC微處理器設(shè)計(jì)代碼，已經(jīng)有超過10,000個(gè)下載。而業(yè)界對(duì)研究SPARC微處理器的積極響應(yīng)，必將推動(dòng)SPARC微處理器持續(xù)進(jìn)步，讓它始終具有超強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] http://www.sparc.org/

　　[2] http://www.opensparc.net/

　　[3]“讓開放系統(tǒng)兼?zhèn)浯笮蜋C(jī)優(yōu)勢(shì)”， Computing IT Week，2007(15)