Estudo sobre a Arquitetura AVR32. Bruno George de Moraes Gustavo Henrique Nihei

Transcrição

1 Estudo sobre a Arquitetura AVR32 Bruno George de Moraes Gustavo Henrique Nihei

2 Motivação Século XX - advento dos dispositivos portáteis Alto poder computacional Baixo consumo de energia Grande parte dos microprocessadores foram desenvolvidos nas décadas de 70 e 80 Para atender os requerimentos de performance, sofrem um aumento de freqüência Alto consumo de energia Alta dissipação de calor Baixa duração da bateria

3 Arquitetura AVR32 Características gerais Formato de dados Organização de dados e instruções Estados do processador Banco de registradores Java Extension Module Pipelining Tratamento de exceções e interrupções Comparação entre AVR32 e MIPS Algoritmos AVR32 AP7000

4 Características Gerais Arquitetura RISC 32-bit load/store Até 15 registradores de propósito geral de 32 bits Stack Pointer, Program Counter e Link Register de 32 bits Conjunto de instruções totalmente ortogonal Pipelining permite um ciclo de clock para a maioria das instruções Acesso a memória por byte, half-word, word e double word Interrupções rápidas e múltiplos níveis de prioridade Branch Prediction com atraso mínimo Conjunto de instruções inovador, com tamanho de instrução variável

5 Formato dos Dados Unsigned => Valor inteiro num raio de 0 a 2N - 1 Signed => Valor inteiro num raio de - 2N -1 a 2 N (N -1) Fracionário => Raio de -1 a 1-2

6 Organização dos Dados Dados geralmente tratados como Big-endian Instruções sempre tratadas como Big-endian Instruções tradutoras Little-endian => Big-endian Banco de registradores suporta os formatos byte, halfword, word e doubleword Load/Store de bytes e halfwords Pilha sempre alinhada a word

7 Organização das Instruções Dois formatos de instrução Compacto (16 bits) Estendido (32 bits) Instruções postas em limites halfword

8 Normal RISC State Estados do Processador

9 Estados do Processador Debug State Todos os registradores são acessíveis para o programador Instruções privilegiadas também estão acessíveis Interrupções desabilitadas inicialmente Java State...

10 Banco de Registradores Endereçamento de memória eficiente Conjunto de instruções totalmente ortogonal RSR e RAR presentes somente em algumas implementações Register Shadowing

11 Status Register Banco de Registradores

12 Java Extension Module

13 Java Extension Module

14 Java Extension Module

15 Pipelining 3 sub-pipelines de 7 estágios Multiply pipe Execute pipe Data pipe Várias instruções executadas em paralelo Out of Order Execution Permite alta densidade de código

16 Tratamento de Exceções e Interrupções Diferentes níveis de prioridade Interrupções externas são auto-vetorizadas 4 níveis de interrupções externas Cada um possui seu próprio contexto Controlador de interrupção Registrador EVBA (Exception Vector Base Address) Aponta para a rotina de tratamento de exceção

17 Tratamento de Exceções e Interrupções

18 Comparação entre AVR32 e MIPS Formato dos Dados Organização dos Dados e Instruções Fluxo de Execução Banco de Registradores Pipelining Tratamento de Exceções e Interrupções Gerenciamento de Memória

19 Multiplicação Algoritmos

20 Salvamento de contexto Algoritmos

21 AVR32 AP7000 Primeira família de processadores baseados na arquitetura AVR32. Primeira a integrar em apenas um chip todas as funcionalidades necessárias aos dispositivos multimídia atuais, como celulares, câmeras digitais, PDAs e set-top boxes, assim como routers/switches e impressoras.

22 AVR32 AP7000 Uma solução SoC voltada para aplicações multimídia portáteis. Consumo total de energia para essas aplicações = 250mW. Suporte total do kernel Linux 2.6 pela Atmel.

23 AVR32 AP7000

24 AVR32 AP7000

25 Referências [1] Atmel Corporation. AVR32 Architecture Manual. Disponível para download em: id=682 [2] Atmel Corporation. AVR32 Technical Reference Manual. Disponível para download em: id=682 [3] Atmel Corporation. AT32AP7000 Preliminary Summary. Disponível para download em: id=682 [4] Atmel Corporation. AVR32 - AP7000: 32-bit MCU/DSP High-performance, Low-power Application Processors. Disponível para download em: id=682