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Implementing a 1GHz Four-Issue Out-of-Order Execution Microprocessor in a Standard Cell ASIC Methodology

Journal of Computer Science & Technology 2007年第1期22卷 1-14页

作者：胡伟武赵继业钟石强杨旭 Elio Guidetti 吴永强 Key Laboratory of Computer System and Architecture Institute of Computing Technology Chinese Academy of Sciences Beijing 100080 China ST Microelectronics 39 Chemin du Camp-des-Filles 1228 Plan Les Ouates Geneva Switzerland

This paper introduces the microarchitecture and physical implementation of the Godson-2E processor, which is a four-issue superscalar RISC processor that supports the 64-bit MIPS instruction set. The adoption of the aggressive out-of-order execution and memory hierarchy techniques help Godson-2E to achieve high performance. The Godson-2E processor has been physically designed in a 7-metal 90nm CMOS process using the cell-based methodology with some bitsliced manual placement and a number of crafted cells and macros. The processor can be run at 1GHz and achieves a SPEC CPU2000 rate higher than 500.

关键词： general-purpose processor superscalar pipeline out-of-order execution non-blocking cache physical design,synthesis flow bit-sliced placement crafted cell performance evaluation

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Microarchitecture of the Godson-2 Processor

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Journal of Computer Science & Technology 2005年第2期20卷 243-249页

作者： Wei-WuHu Fu-XinZhang Zu-SongLi InstituteofComputingTechnology ChineseAcademyofSciencesBeijing100080P.R.China

The Godson project is the first attempt to design high performancegeneral-purpose microprocessors in China. This paper introduces the microarchitecture of theGodson-2 processor which is a 64-bit, 4-issue, out-of-order execution RISC processor that implementsthe 64-bit MIPS-like instruction set. The adoption of the aggressive out-of-order executiontechniques (such as register mapping, branch prediction, and dynamic scheduling) and cachetechniques (such as non-blocking cache, load speculation, dynamic memory disambiguation) helps theGodson-2 processor to achieve high performance even at not so high frequency. The Godson-2 processorhas been physically implemented on a 6-metal 0.18 μm CMOS technology based on the automaticplacing and routing flow with the help of some crafted library cells and macros. The area of thechip is 6,700 micrometers by 6,200 micrometers and the clock cycle at typical corner is 2.3 ns.

关键词： superscalar pipeline out-of-order execution branch prediction registerrenaming dynamic scheduling non-blocking cache load speculation

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