CN113961251A - 一种用于传感器的处理器 - Google Patents

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晁先发
乔树山
尚德龙
周玉梅
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Abstract

本发明涉及一种用于传感器的处理器。该处理器包括CORE模块以及48个焊盘PAD；CORE模块包括：程序存储器PM、数据存储器DM以及标准单元；程序存储器PM用于存放应用程序代码；数据存储器DM用于存储临时的操作数和结果；标准单元为CORE模块的逻辑部分，且包括：多个寄存器以及程序控制器；寄存器文件RF的大小根据RISC指令集确定；源寄存器和目的寄存器均为通用的寄存器文件RF；RF用于存储临时的操作数和结果；程序控制器用于加载立即数到通用的寄存器文件RF；焊盘PAD用于供电以及与外部信号进行通信。本发明能够提高能效，降低功耗。

Description

一种用于传感器的处理器
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种用于传感器的处理器。
背景技术
处理器是智能传感器中的重要一环，而设计一款针对传感器算法进行专门定制的处理器能满足智能传感器对实时性、通用性、功耗、面积、性能和成本的需求，能真正把传感器的“数据”变成“信息”，对推动智能传感器的发展，对迎接第四次工业革命的到来，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于传感器的处理器，能够提高能效，降低功耗。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于传感器的处理器，包括：CORE模块以及48个焊盘PAD；
所述CORE模块包括：程序存储器PM、数据存储器DM以及标准单元；所述程序存储器PM以及所述数据存储器DM的SRAM分别放置在CORE模块的两端，所述标准单元设置在所述程序存储器PM以及所述数据存储器DM之间；
所述程序存储器PM用于存放应用程序代码；
所述数据存储器DM用于存储临时的操作数和结果；
所述标准单元为CORE模块的逻辑部分，且包括：多个寄存器以及程序控制器；寄存器文件RF的大小根据RISC指令集确定；源寄存器和目的寄存器均为通用的寄存器文件RF；RF用于存储临时的操作数和结果；所述程序控制器用于加载立即数到通用的寄存器文件RF；所述立即数为一个常量；
所述焊盘PAD用于供电以及与外部信号进行通信。
可选地，所述处理器的大小为339um*1420um。
可选地，所述CORE模块的大小为119um*1200um。
可选地，所述RISC指令集的类型包括：算术逻辑运算指令、Load/Store指令、程序控制指令和加速指令。
可选地，所述算术逻辑运算指令的位宽为16bit。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所提供的一种用于传感器的处理器，能够将更多的算法编程在CORE模块中，并支持后续添加新的传感器和算法升级，具有较大的灵活性；程序控制器能够检测指令数据冲突状况并能实现指令级并行的程序控制单元，提供足够高的指令吞吐率，使汇编程序在处理器中的执行周期数降低 24.7%，处理器功耗降低 18%。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种用于传感器的处理器结构示意图；
图2为本发明所提供的一种用于传感器的处理器的数据访问通道示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于传感器的处理器，能够提高能效，降低功耗。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的一种用于传感器的处理器结构示意图，如图1所示，本发明所提供的一种用于传感器的处理器，其特征在于，包括：CORE模块以及48个焊盘PAD；
所述CORE模块包括：程序存储器PM、数据存储器DM以及标准单元；所述程序存储器PM以及所述数据存储器DM的SRAM分别放置在CORE模块的两端，所述标准单元设置在所述程序存储器PM以及所述数据存储器DM之间；
所述程序存储器PM用于存放应用程序代码；
所述数据存储器DM用于存储临时的操作数和结果；
所述标准单元为CORE模块的逻辑部分，且包括：多个寄存器以及程序控制器；寄存器文件RF的大小根据RISC指令集确定；源寄存器和目的寄存器均为通用的寄存器文件RF；RF用于存储临时的操作数和结果；所述程序控制器用于加载立即数到通用的寄存器文件RF；所述立即数为一个常量；
RF是RISC指令集中最低级的计算缓存，它存储临时的操作数和结果。RF接收的数据可以来自容量更大的DM、处理器中的算术逻辑运算单元甚至RF文件自己。
所述焊盘PAD用于供电以及与外部信号进行通信。
焊盘PAD中有给PAD供电的3.3V，给CORE供电的1.2V，有和外部FPGA通讯的串口TTL信号TXD、RXD，及输入控制信号RESET、CLK，以及和外部FLASH通讯的SPI信号SO、SI、SCLK、CS，具体的说明如表1：
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
所述处理器的大小为339um*1420um。
所述CORE模块的大小为119um*1200um。
芯片核的利用率为 47.2%。最后该设计的芯片完成后端物理设计并完成 DRC、LVS、 DFM 等设计规则检查并完成流片。
所述RISC指令集的类型包括：算术逻辑运算指令、Load/Store指令、程序控制指令和加速指令。
所述算术逻辑运算指令的位宽为16bit。因为较短的指令集长度可以减小应用程序代码体积，进而减少对PM容量的需求，并且较短的指令集长度也有利于减小解码器的复杂度，有助于降低处理器的功耗。
所述加速指令针对整个传感器应用中最大的程序 EKF( 扩展卡尔曼滤波Extended Kalman Filter)中所涉及到的平方根、三角函数等运算，指令数会小于一般的指令集编译结果。进而，减少了代码体积的同时也提升了程序的运行效率。
如图2所示，以数据搬移指令为例，将数据从一个存储部件到另一个存储部件时，为了简化加速指令的执行，RISC算术逻辑运算指令只使用RF或指令代码（立即数）中的操作数。存储在DM中的数据在RISC处理器计算之前必须加载到RF中，计算完成后将结果存储到DM中。如果地址空间允许数据从任何可寻址存储组件移动到任何其它可寻址的存储组件（包括所有DM、所有I\O端口和所有可寻址寄存器），如图2所示，那么这样的处理器将非常具有优势。能够加载立即数到通用RF是非常重要的，立即数是一个常量，可以用作如控制向量(用于配置接口端口、配置控制寄存器等)、程序参数(数据分配、迭代次数等程序流控制参数)或要处理的数据值。同时也设计了流水线结构、运算单元、控制单元、存储结构等。以上就是该处理器在硬件上的设计。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种用于传感器的处理器，其特征在于，包括：CORE模块以及48个焊盘PAD；
所述CORE模块包括：程序存储器PM、数据存储器DM以及标准单元；所述程序存储器PM以及所述数据存储器DM的SRAM分别放置在CORE模块的两端，所述标准单元设置在所述程序存储器PM以及所述数据存储器DM之间；
所述程序存储器PM用于存放应用程序代码；
所述数据存储器DM用于存储临时的操作数和结果；
所述标准单元为CORE模块的逻辑部分，且包括：多个寄存器以及程序控制器；寄存器文件RF的大小根据RISC指令集确定；源寄存器和目的寄存器均为通用的寄存器文件RF；RF用于存储临时的操作数和结果；所述程序控制器用于加载立即数到通用的寄存器文件RF；所述立即数为一个常量；
所述焊盘PAD用于供电以及与外部信号进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种用于传感器的处理器，其特征在于，所述处理器的大小为339um*1420um。
3.根据权利要求1所述的一种用于传感器的处理器，其特征在于，所述CORE模块的大小为119um*1200um。
4.根据权利要求1所述的一种用于传感器的处理器，其特征在于，所述RISC指令集的类型包括：算术逻辑运算指令、Load/Store指令、程序控制指令和加速指令。
5.根据权利要求4所述的一种用于传感器的处理器，其特征在于，所述算术逻辑运算指令的位宽为16bit。
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