The invention discloses a method Cortex instruction pre processor based on M series and Cortex M series circuit in processor instruction execution efficiency is limited by the access speed of the NVM case, the method of the invention by adding a small amount of hardware control logic, can greatly improve the Cortex instruction M series processor execution efficiency.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路芯片的安全性设计领域,具体涉及与芯片安全功能相关的关键数据信息的安全传输方法与电路。
技术介绍
智能卡技术的不断发展,使其成为许多行业解决传统问题的理想方案,在移动通信、社保医疗、金融支付等诸多领域发挥着日益重要的作用。智能卡芯片的广泛应用,使用户对智能卡芯片的性能提出了更高的要求。智能卡芯片基于成本方面的考虑,所选用的非易失性存储器(NVM)的性能通常不佳。对于以Cortex-M系列处理器作为CPU内核的智能卡芯片,为了提高其指令执行效率,通常采用的方法是使CPU内核与NVM存储器工作在不同的时钟频率下,使CPU内核的工作时钟频率为NVM存储器工作时钟频率的N倍频(N为整数)。对于采用上述方式的芯片,当CPU内核执行取指操作时,受限于NVM访问速度,取指操作无法在一个高频时钟周期内完成,因此CPU内核在接收到取指响应前,需要插入一个或多个等待周期。图2所示为芯片CPU时钟为NVM时钟的两倍频,插入一个等待周期的指令执行情况。通过分析,对应的指令平均执行周期数CPI=9/6=1.5。图3所示为芯片CPU时钟为NVM时钟的四倍频,插入三个等待周期的指令执行情况。通过分析,对应的指令平均执行周期数CPI=(6+9)/6=2.5,与图1相比,折算到相同的时钟频率下,其CPI为2.5/2=1.25。由上述分析可知,通过提高CPU的工作时钟频率,可使CPI由1.5降为1.25,但显著增加了CPU的动态平均功耗。因此,需要寻找一种更好的方法,既可提高处理器的指令执行效率,又能使芯片功耗控制在一个合理的范围内。由于Cortex-M系列处理器支持的 ...
【技术保护点】
一种基于Cortex‑M系列处理器的指令预取方法,其特征在于:(1)当处理器发出存储器访问请求,硬件电路首先对请求的类型进行判断:即数据访问请求或取指请求;(2)对于数据访问请求,硬件电路直接对存储器进行访问;(3)对于CPU取指请求,硬件电路首先判断CPU当前执行指令是否为分支指令,对于分支指令,预取到的指令将被丢弃,并根据新的取指地址重新进行指令预取;对于非分支指令且指令预取Buffer非空的情况,则立即响应该取指请求;(4)当处理器即为取指请求,业务数据访问请求时,硬件电路将自动启动指令预取操作,直到指令预取Buffer被填满为止。
【技术特征摘要】
1.一种基于Cortex-M系列处理器的指令预取方法,其特征在于:(1)当处理器发出存储器访问请求,硬件电路首先对请求的类型进行判断:即数据访问请求或取指请求;(2)对于数据访问请求,硬件电路直接对存储器进行访问;(3)对于CPU取指请求,硬件电路首先判断CPU当前执行指令是否为分支指令,对于分支指令,预取到的指令将被丢弃,并根据新的取指地址重新进行指令预取;对于非分支指令且指令预取Buffer非空的情况,则立即响应该取指请求;(4)当处理器即为取指请求,业务数据访问请求时,硬件电路将自动启动指令预取操作,直到指令预取Buffer被填满为止。2.一种基于Cortex-M系列处理器的指令预取方法及电路,其特征在于,在处理器执行不包含分支指令的程序段时,芯片硬件自动根据顺序取指操作的特点,提前从NVM读出后续的指令操作码,其硬件包括:一个预取指令地址寄存器、两组32Bit的指令Buffer寄存器、一个数据访问地址寄存器、一个地址通路选择器、一个数据通路选择器以及相关的控制逻辑单元等,其中:预取指令地址寄存器在处理器执行分支指令时,用于保存分支指令的目标地址;在程序顺序执行时,用于产生指令预取操作的目标地址;指令Buffer寄存器包括两组32Bit寄存器,用于暂存指令预取操作的返回结果;数据访问地址寄存器用于保存NVM数据访问的目标地址;地址通路选择器用于对送给NVM的访问地址来源进行选择,送给NVM的地址来源包括三类,分别是预取指令地址寄存器、数据访问地址寄存器或处理器输出的即时访问地址;数据通路选择器用于对返回处理器的数据源进行选择,即来自指令Buffer的两组32Bit寄存器之一或者NVM存储器的输出数据。3.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述预取指令地址寄存器在芯片硬件完成一次取指操作后,其自动根据顺...
【专利技术属性】
技术研发人员:张英杰,
申请(专利权)人:北京中电华大电子设计有限责任公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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