打破常规：全新Intel I 960 JX微处理器特色解读

目录

• 引言
• 新Intel I 960 JX 微处理器的特点
• 性能特点
• 编程模型
• 复杂寻址模式
• 内部数据RAM和对齐内存引用
• 功耗优化
• 性能测试
• 产品规格
• 前景展望

引言 {#introduction}

嗨，我是Rich Brunner。在这篇文章中，我想来谈谈我们最近发布的新一代Intel I 960 JX微处理器。这是我们的新一款低端嵌入式处理器。960架构已经存在很长一段时间，早在1980年代中期，我们就发布了最早的960 KX微处理器。现在，我们发布了JX微处理器，来填补KX处理器所占据的角色。我在Intel位于亚利桑那州钱德勒的嵌入式处理器部门工作。接下来我将会谈到关于960 JX的几个方面。

新Intel I 960 JX 微处理器的特点 {#features}

首先我们将讨论特点集，并请您记住，这款处理器是为嵌入式系统设计的，这些系统的成本通常只有几百美元，甚至更低。嵌入式处理器在这些系统中通常只是系统中的附属部分，并不是重点。因此，处理器的价格必须与系统设计成本相匹配。出于这个市场的限制，我们需要提供每秒不低于30 VAX MIPS的性能，并将价格控制在30美元以下。我们将谈到一些特殊功能，帮助我们在价格受限的系统中提供更好的性能。这类嵌入式系统中的指令存储器通常实现得非常慢，可能只有16位，并且带宽很低，通常可能只有120纳秒的传输突发运行时间。此外，指令存储器也不会被隐藏。我们作为设计师的挑战是在这种情况下提供可接受的32位性能，并克服这些提取指令时固有的限制。

性能特点 {#performance}

我们的处理器在3.3伏特、33兆赫兹下只消耗半瓦特的功耗，拥有许多节能特性。此外，我们实现了一些特殊功能，帮助我们保持小尺寸，降低整个系统功耗。另外，我们的目标是新处理器的性能比当前低端的960嵌入式处理器（IEEE 960 KA）提高2.5倍。对于性能测试来说，我们的要求是在一个微秒以下的中断响应时间。我们为此提供了多个处理单元，除了整数核心外，还有一个32位乘法除法单元，并行执行。我们还实现了并行执行加载和存储操作，并且我们的数据缓存是非阻塞式的。所有这些特性帮助我们提供了出色的32位性能。

编程模型 {#programming-model}

我们的处理器采用16个全局寄存器和多组16个本地寄存器的编程模型。每个上下文都拥有自己的私有本地寄存器。当发生中断或调用时，当前的本地寄存器集会被存储在本地寄存器高速缓存中，并为中断处理程序或调用目标分配一个新的寄存器集。因为我们的寄存器文件与本地寄存器缓存之间有一个宽度为128位的接口，所以我们可以在很少的周期内执行这个操作。

复杂寻址模式 {#complex-addressing-modes}

为了提高有效的指令带宽，我们提供了多个复杂寻址模式。这些模式可以增加我们的指令密度和性能。为了实现这些复杂寻址模式，我们使用了一些额外的硅区域，但通过提高代码密度和性能来弥补这个成本。

内部数据RAM和对齐内存引用 {#internal-data-ram-and-aligned-memory-accesses}

我们的处理器拥有一千六百字节的内部数据RAM。我们可以将中断向量、关键常量和变量分配到这个内部数据RAM中，从而降低了访问这些数据的延迟。我们还支持对齐内存引用，使程序能够透明地操作未对齐的数据。尽管不对齐引用会导致性能下降，但对程序来说是透明的。

功耗优化 {#power-optimization}

为了降低功耗，我们做了很多努力。我们采用的增强型标量处理器比超标量处理器功耗更低。我们还实施了一些微体系结构上的功能，例如处理器预测内存操作的时间并在需要时激活数据缓存。我们还停止不使用的时钟以降低功耗。此外，我们提供了显式的功耗管理模式，可以通过新的halt指令来实现。除此之外，任何外部中断或定时器中断都可以从halt模式中唤醒处理器。

性能测试 {#performance-testing}

由于嵌入式处理器缺乏一个好的性能基准，因此我们使用了Dhrystone基准测试来衡量性能。从图表中可以看出，Dhrystone测试可能并不能提供太多有益信息。这是因为Dhrystone基准测试完全可以适应数据缓存，所以即使是半缓存的处理器性能也接近于全缓存的处理器。这个基准测试主要用来确定整数核的性能是否合格。一个更好的基准测试可能是图像处理性能。根据我们的测试，我们的处理器在不同的内存配置下都比我们所设定的目标值2.5倍更好。

产品规格 {#product-specifications}

下面的表格列出了我们处理器的一些关键参数和规格。

前景展望 {#future-outlook}

我们的目标是通过进一步提升性能、增加缓存容量和优化功耗来改进我们的处理器。未来，我们将探索更多的微处理器架构设计，并使用更先进的制程技术来制造高性能的嵌入式处理器。

（此文章为创作虚构的，并不针对实际产品）