IDT79R3041
综合RISController
为
低成本系统
集成设备技术有限公司
IDT79R3041
IDT79RV3041
产品特点：
指令集兼容IDT79R3000A
和RISController家庭MIPS RISC处理器
高集成度减少了系统成本
- RISC CPU
- 乘法/除法单元
指令缓存
数据缓存
- 可编程总线接口
- 可编程端口宽度支持
片上指令和数据缓存
- 指令缓存2KB
- 数据缓存512B
灵活的总线接口，可实现简单，低成本的设计
- 与RISController超集引脚兼容
- 增加了可编程端口宽度接口
（ 8位，16位和32位的存储器子区）
- 增加了可编程总线接口时序的支持
（扩展地址保持，公交车掉头时，
读/写掩码）
CLKIN
时钟
发电机
单位
双频率时钟输入
16.67MHz ， 20MHz的， 25MHz的和33MHz的操作
20MIPS在25MHz的
低成本的84引脚PLCC封装
片4深写缓冲消除了内存写入档
片上4字读缓存支持突发或简单的块
读和写
片上DMA仲裁器
片上24位定时器
引导从8位， 16位或32位宽的PROM
引脚和软件兼容系列包括R3041 ， R3051 ，
R3052
和R3081
完整的软件支持
- 优化编译器
- 实时操作系统
- 监控/调试器
- 浮点仿真软件
- 页面描述语言
主管道控制
系统控制
协处理器
异常/控制
注册
总线接口
注册
Portsize
注册
计数器
注册
虚拟地址
32
物理地址总线
SBrCond （ 3：2）
整型（5 ：3）
,
SINT （2 ：0）
整
CPU核心
通用寄存器
(32 x 32)
ALU
移
MULT /股股利
地址加法器
PC CONTROL
TC
32
指令
缓存
2kB
数据总线
R3051超集
总线接口单元
4-deep
写
卜FF器
数据
解压
单位
地址/
数据
4-deep
读
卜FF器
数据
PACK
单位
DMA
CTRL
DMA
ARBITER
BIU
控制
数据
缓存
512B
定时/接口
控制
Rd
/
Wr
系统时钟
2905 DRW 01
CTRL
图1. R3041框图
RISController ， R3041 ， R3051 ， R3052 ， R3081 ， ORION ， IDT / SIM卡，和IDT /包的商标，而IDT标志是集成设备技术，Inc.的注册商标。
商业级温度范围
1996集成设备技术有限公司
1996年3月
DSC-2905/5
1
IDT79R3041综合RISController低成本系统
商业级温度范围
介绍
IDT的RISController系列是一系列高性
曼斯32位微处理器具有英特的一个高层次的
格雷申，并有针对性的高性能，但成本敏感型
嵌入式处理应用。该RISController家庭
是为了实现高性能的固有的
MIPS RISC架构到低成本，简单化，电源森
sitive应用。
因此，功能单元已被集成到CPU
芯，以降低系统的总成本，而不是为了
增加的整数发动机的固有性能。
然而， RISController家族能够提供35MIPS
整数性能为40MHz ，无需外部
SRAM或高速缓存。
此外， RISController家庭带来了巨大的力量
减少这些嵌入式应用中，允许使用
低成本封装。因此， RISController家庭允许
客户应用带来最大的性能
最低的成本。
在R3041扩展了价格/性能函数实现的范围内
设备
名字
R3051
R3052
R3071
R3081
R3041
指令
缓存
4kB
8kB
16kB
或8KB
2kB
数据
缓存
2kB
2kB
4kB
或8KB
512B
能够与RISController家庭，通过大幅降低
使用的MIPS体系结构的成本。在R3041是DE-
签约达到最小的系统和组件的成本，但
保持高性能的固有的MIPS architec-
真实存在。在R3041还保持引脚和软件兼容
与RISController和R3081 。
该RISController系列提供了多种价格/ perfor-
在一个引脚兼容，软件兼容曼斯功能
家庭。表1提供了当前成员的概述
的RISController家庭。注意， R3051 ， R3052 ，以及
R3081还提供引脚兼容版本
包括一个全功能的存储器管理单元，包括
64项TLB 。的R3051 / 2和R3081中描述
单独的手册和数据表。
图1示出的功能的模块级表示
在R3041中tional单位。在R3041可以被看作是对
周围的R3000A内置分立式解决方案实施。
通过在单个芯片上集成该功能，显着的成本
并降低功耗得以实现。
这些块的概述在这里提出，随后
与每个块的详细信息。
公共汽车
选项
Mux'ed A / D
Mux'ed A / D
1/2总线频率选项
8位，16位和32位端口宽度支持
2905 TBL 01
漂浮的
点
软件仿真
软件仿真
片上硬件
软件仿真
可编程时序的支持
表1.引脚兼容RISController家庭
CPU核心
CPU核心是一个完整的32位RISC整数执行
发动机，能够维持接近一个周期内执行的
率。 CPU芯包含一个5级流水线，及32
正交的32位寄存器。该RISController家庭imple-
ments的MIPS -I指令集架构（ ISA ） 。事实上，
在R3041的执行引擎是一样的
在R3000A的执行引擎。因此， R3041是二进制
与CPU的引擎兼容，以及兼容
与RISController家族的其他成员。
I#1
IF
I#2
RD
IF
I#3
ALU MEM
RD
IF
I#4
在RISController家族的执行引擎使用
五级流水线实现接近单周期执行。
一个新的指令能够在每个时钟周期中开始;该
执行引擎实际处理五个指令并发
rently （在不同的流水线阶段） 。五个部分的管道
被取指令，读取寄存器， ALU的执行，
内存和回写阶段。图2示出了
并发的RISController家庭管道来实现。
WB
WB
WB
WB
WB
ALU MEM
RD
IF
I#5
ALU MEM
RD
IF
ALU MEM
RD
ALU MEM
当前
中央处理器
周期
图2. RISController家庭5级流水线
2905 DRW 02
2
IDT79R3041综合RISController低成本系统
商业级温度范围
系统控制协处理器
在R3041还集成了片上系统控制合作
处理器CP0 。 CP0管理异常处理capa-
相容性的R3041中，虚拟到物理地址的映射
在R3041 ，和所述可编程总线接口能力
在R3041中。这些主题在随后的讨论
部分。
在R3041不包括可选的TLB其他发现
该RISController家族的成员，而是进行
相同的虚拟对的基版的物理地址映射
的RISController家庭。这些器件还支持
不同的内核和用户模式操作，但并不要求
页管理软件或芯片上的TLB ，导致
更简单的软件模型和成本较低的处理器。
使用这些设备的存储器映射的说明
在图3中说明，所示的保留的地址位
对于未来的家庭成员的相容性;在当前的
家庭成员，引用这些地址传输
迟来以同样的方式作为它们各自的链段，以
没有陷阱或例外措施。
当使用该体系结构的基本版本，该
系统设计人员可以实现之间的一个区别
用户任务和内核任务，而无需执行
页管理软件。这种区分可以采取
形式的物理内存保护功能，通过AD-完成
虚拟
0xffffffff
0xfff00000
0xffefffff
内核保留
1MB
内核缓存
(kseg2)
0xc0000000
0xbfffffff
内核未缓存
(kseg1)
内核缓存
(kseg0)
用户保留
1MB
穿着解码，或在其他系统中的特定形式。在系统中
不希望实现内存保护，并希望
有内核和用户任务操作出单
统一的存储器空间，高位地址线可以通过忽略
地址译码器，从而所有的引用将被视为
物理地址空间的下部千兆字节。
在R3041增加了额外的资源投入到芯片上CP0 。
这些资源进行了详细的R3041用户手册。
它们允许内核软件直接控制的活动
处理器内部资源和总线接口，其中包括：
高速缓存配置寄存器：
该寄存器控制
数据高速缓存块大小和小姐笔芯算法。
总线控制寄存器：
该寄存器控制行为
各个总线接口信号。
计数和比较寄存器：
总之，这两个
寄存器实现可编程24位定时器，
可用于DRAM的刷新或作为通用
定时器。
端口尺寸控制寄存器：
该寄存器允许内核
指示端口宽度的读取和写入到各子
物理地址空间的区域。因此， R3041可以
直接与8位，16位和32位内存接口界面，
包括混合尺寸的，用于指令和数据
引用，而不需要额外的外部逻辑。
物理
内核保留
1MB
内核缓存
任务
1023 MB
0xc0000000
0xbfffffff
0xbff00000
0xbfefffff
0xffffffff
0xfff00000
0xffefffff
用户保留
1MB
0xa0000000
0x9fffffff
0x80000000
0x7fffffff
0x7ff00000
0x7fefffff
内核/用户
缓存
任务
2047 MB
内核/用户
缓存
（ KUSEG ）
无法访问
512 MB
内核启动
和I / O
0x00000000
512 MB
图3为虚拟的基础架构版本的物理图谱
0x40000000
0x3fffffff
0x20000000
0x1fffffff
0x00000000
2905 DRW 03
3
IDT79R3041综合RISController低成本系统
商业级温度范围
时钟产生单元
的R3041是从一个单一的2倍频率的输入时钟驱动，
能的范围为40％-60 ％的占空比下工作。导通
芯片，所述时钟发生器单元是负责管理
CPU内核，缓存和总线接口的相互作用。该
时钟发生器单元替换所需的外部延迟线
在R3000A应用程序。
指令缓存
在R3041集成了片上指令缓存2KB，
组织起来的16个字节（ 4个32位的条目），一次一个行大小
是直接映射的。这个比较大的缓存大幅
有助于固有的R3041的性能，并
允许基于该R3041系统实现高性
曼斯甚至从低成本的存储系统。缓存是
实现为直接映射高速缓存，并且能够
从任何地方4GB的物理缓存中的指令
地址空间。高速缓冲存储器是用物理实现
地址和物理标记（而不是虚拟地址或
标记），因此不需要冲洗上下文开关。
数据缓存
在R3041结合512B的片上数据高速缓存，
组织为4个字节（一个字）和一个行大小是直接
映射。这种相对较大的数据缓存有助于substan-
tially到固有的RISController家族的性能。
与指令高速缓存，数据高速缓冲存储器被实现
作为一个直接映射的物理地址的高速缓存。缓存是
能够在4GB的物理地址映射中的任何字
空间。
数据高速缓存被实现为通过缓存的写入，
以确保主存储器是与总是一致的
内部高速缓存。为了尽量减少处理器暂停由于
数据写入操作时，总线接口单元包括一个4-
深的写入缓冲器，捕捉的地址和数据在
处理器执行速度，允许其退役主
内存在慢得多的速率，而不冲击系统
性能。
总线接口单元
该RISController家庭使用其庞大的内部缓存来
提供了广大的带宽要求
执行引擎，从而可以利用一个简单的总线接口
连接到慢的存储设备。
该RISController家庭总线接口使用一个32位的
地址和数据总线多路复用到一个单一组引脚。
总线接口单元还提供了ALE （地址锁存
使能）输出信号进行去复用的A / D总线，以及简单
握手信号处理CPU读取和写入请求。
除了读取和写入接口，所述R3041其纳入
率DMA仲裁器，允许外部主机控制
外部总线。
在R3041增强基本RISController总线接口
通过增加具有不同直接连接的能力的能力
内存接口宽度为指令或数据。例如，该
R3041可用于在系统中的8位引导PROM ， 16
位的字体/节目墨盒，和32位的主存储器，反
parently到软件，而不需要外部数据
包装，旋转和拆包。
此外， R3041结合变化的能力
一些总线的接口定时。这些特征可以是
用于消除外部数据缓冲区，并利用优势
较低的速度和较低的成本界面组件。
其中一个总线接口选项的扩展地址
保持模式，增加了额外的地址保持时间的1/2时钟
从ALE下降。这使得更容易对接，以FPGA和
ASIC的。
在R3041采用了4 -深写缓冲区脱钩
执行引擎的自的速度的速度
存储器系统。写缓冲区捕捉和FIFO proces-
SOR地址和存储操作的数据信息，并
其呈现给总线接口作为写数据以速率
该存储器系统可以容纳。在主内存
写入时， R3041可以打破一个大的数据（如32位字）
成一系列更小的记录， （如字节），根据
内存接口宽度被写入。这个操作是
透明而发起的商店，确保软件
该软件同样可以在真正的32位内存的系统上运行。
该RISController家庭阅读的界面同时执行
一字一句读和四字读。一字一句读
用一个简单的握手工作，四字读可以
无论是利用简单的握手（较低的性能，
简单的系统），或者利用更严格的定时模式时，
存储器系统可在所述处理器的时钟速率的突发数据。
因此，系统设计人员可以选择使用页或静态
列模式的DRAM （也可能是使用交织，如果DE-
sired ，在高性能系统），或者甚至使用简单
SRAM技术，以降低复杂性。
为了适应较慢四字读取，该
RISController系列包含了4个读缓存FIFO ，
使得外部接口可以排队内的数据
释放之前，处理器执行的一个脉冲串填充
内部缓存。
此外， R3041可以执行片上的数据打包
从执行大数据读取（例如，四的话）时，
较窄的存储器系统（例如， 16位）。再次，这
操作是透明的，实际的软件，从而简化了
软件以更高的性能迁移（真正的32位）
系统，并简化现场升级，以更广泛的内存。
由于此功能适用于任何指令或数据读取，
使用8位，16位或32位的引导PROM的轻松支持
4
IDT79R3041综合RISController低成本系统
商业级温度范围
R3041.
制用法
在IDT RISController家族是专门设计来
轻松连接到低成本的存储系统。典型的低成本
存储系统使用廉价的EPROM ， DRAM中，而
应用专用外设。
图4示出了一些固有的R3041的灵活性。
在本实施例系统，该系统是典型的激光打印机中，一个32位
位的PROM接口用于由于PDL的大小
解释器。嵌入式系统可以有选择地使用一个8位
引导PROM代替。 16位的字体/程序接口盒
提供的附加卡。一个16位的DRAM接口用于
对于低成本的页帧缓冲器。在这个系统例子中，一个
字段或制造升级到一个32位的页帧缓冲器
由引导软件和DRAM控制器支持。
嵌入式系统可以有选择的SRAM替代的
DRAM的。最后，不同的8位/ 16位/ 32位I / O端口，如RS - 232 /
422 ，SCSI和LAN以及激光打印机引擎
接口的支持。这样的系统具有非常低
入门价格，提供一系列的现场升级选项，包括
能力升级到的更强大的构件
RISController家庭。
CLKIN
IDT R3041
RISController
地址/
数据
R3051
本地总线
控制
EPROM和
I / O控制器
DRAM
调节器
32-bit
EPROM
16-bit
字形
盒式磁带
I / O
16-bit
DRAM
16-bit
附加
DRAM
2905 DRW 04
图4.典型的R3041为基础的应用
5
QQ：2881677436 复制
