28、特定应用指令集处理器（ASIP）的快速配置与指令选择

特定应用指令集处理器（ASIP）的快速配置与指令选择

1. 引言

嵌入式系统设计师面临着诸多设计挑战，如减小芯片面积、提高应用性能、降低功耗以及缩短上市时间等。传统方法，如采用通用可编程处理器或设计专用集成电路（ASIC），未必能满足所有设计需求。通用可编程处理器虽具备高可编程性和较短的设计时间，但可能无法满足面积和性能要求；而ASIC专为特定应用设计，面积和性能易于优化，但其设计过程漫长，在上市时间紧迫时并非理想选择。为克服这两者的不足，特定应用指令集处理器（ASIP）在过去几年中逐渐流行起来。

ASIP专为特定应用或一组应用而设计。设计师可以实现定制的特定指令（定制的特定功能单元）来提升应用性能，还能附加预制协处理器（如数字信号处理引擎和浮点单元）和预设计功能单元（如乘加单元、移位器、乘法器等），同时也可修改ASIP的硬件参数（如寄存器文件大小、内存大小、缓存大小等）。

随着协处理器/功能单元数量的增加以及更多特定指令的参与，ASIP的设计空间探索耗时更长。因此，设计师需要一种高效的方法来选择协处理器/功能单元和特定指令的正确组合，以减少设计周期和芯片面积，并最大化应用性能。

ASIP的设计方法研究已开展约十年，可分为三大类：
-架构描述语言：进一步分为三个子类别，分别关注处理器结构（如MIMOLA系统）、处理器指令集（如nML和ISDL）以及处理器结构和指令集的组合（如HMDES、EXPRESSION、LISA、PEAS - III和FlexWare）。此类方法可生成可重定向环境，包括可重定向编译器、目标架构的指令集模拟器（ISS）和可综合的HDL模型。
-编译器