MicroBlaze 软处理器核

MicroBlaze™ 核属于32位 RISC Harvard 架构软处理器核,具有丰富的、针对嵌入式应用进行了优化的指令集。借助于 MicroBlaze 软处理器解决方案,您就可以灵活地选择外设、存储器和接口特性组合,从而能够利用单个 FPGA 以最低的成本为您提供您需要的系统。由于它是可重配置的,所以能够帮助您加快产品面市步伐和延长其市场寿命。

从2个性能水平中选择

MicroBlaze 具有70多个配置选项,能够实现从超小型微控制器直到运行 Linux 操作系统的高性能嵌入式计算机的一切。实现这种灵活性的原因在于两种版本的 MicroBlaze:针对面积进行了优化的3流水线级 MicroBlaze 和针对性能进行了优化的5流水线级 MicroBlaze。如果您希望实现尽可能小的占位面积,请使用3流水线级版本;如果您希望实现最高性能,请使用5流水线级版本。

MicroBlaze 处理器 v7.2 的性能水平
架构 性能 最大时钟频率 最高 Dhrystone 2.1 性能
5-级流水线 1.19 DMIPs/MHz 235 MHx(Virtex®-5 FXT 内) 280 DMIPS
3-级流水线 0.95 DMIPs/MHz 106 MHz(Spartan®-3A DSP 内) 100 DMIPS
* 3级流水线和5级流水线版 MicroBlaze 均在 EDK 支持的所有 Virtex 和 Spartan 器件内运行。
MicroBlaze 浮点单元

MicroBlaze 软处理器提供了集成式浮点单元(FPU)选项。  工业控制、汽车和科学应用通常需要浮点数学。IEEE-754 兼容 FPU 直接连至 MicroBlaze 指令执行流水线,从而保证了高性能、低延迟和压缩化设计。由于 MicroBlaze FPU 是 MicroBlaze 核的可配置部分,所以如果不需要该选项,它就不会占用 FPGA 中的空间。

MicroBlaze FPU 得到了嵌入式开发套件(EDK)的全面支持。GNU 编译器通过将浮点执行从软件库移到硬件上来自动利用 FPU。无需修改您的源代码。带有 FPU 的 MicroBlaze 软处理器核获准成为 EDK 的一部分。

工业应用(如工业控制、汽车、科学、军事和航天)通常需要浮点加速功能。

MicroBlaze 处理器 v7.2 FPU:单精度
FPGA 尺寸 最大时钟频率 最大浮点吞吐量
Virtex-5 <1650 LUT(850 FPU + 800 MB) 200 MHz 50 MFLOPS

FPU 性能

下表说明了 MicroBlaze 利用 FPU 及其相应区域所能实现的最高浮点性能。目标系统包括 GPIO 和 FPU 模块。从片上存储器开始执行。


用于实现浮点性能的相对速度

软件浮点执行的速度增加取决于应用。这些是带有/不带 FPU 时的相对数值。

网络性能

这是新的开始,并且即使是最简单的嵌入式系统通常也需要以太网连接功能。Xilinx FPGA 提供了各种可以轻松地与 MicroBlaze 一起使用的以太网 IP,并且还能实现如下结果。

125 MHz MicroBlaze / 125 MHz MPMC / ML505 开发板上的 125 MHz PLB46 系统
包位数(字节) 10Mb 链路(Mbps) 100Mb 链路(Mbps)
1000Mb 链路(Mbps)
64 7.619 76.19 761.9
128 8.611 86.11 861.1
512 9.624 96.24 962.4
1518 9.870 98.70 987.0
9000 9.978 99.78 997.8
XAPP 1041 的结果:参考系统:面向 MicroBlaze 和 PowerPC 处理器的 XPS LL 三态以太网 MAC 嵌入式系统
最大可配置性

各种面向 MicroBlaze 的 IP 核为您构建嵌入式系统提供了无与伦比的灵活性。但是 MicroBlaze 本身是高度可配置的,所以能够为您进行平台设计提供又一层的灵活性。借助于70多种可配置特性,您能够选择您正好需要的系统来实现任何性能或密度目标。

配置特性

存储器管理单元(MMU) 浮点单元 硬件异常支持 指令和数据高速缓存 桶形移位器 硬件整数除法 硬件乘法 指令集扩展 多条总线能够满足不同的性能需求 中断信号 调试逻辑

处理器版本寄存器

完整的解决方案

MicroBlaze 只是 Xilinx 完整的嵌入式解决方案的一部分。  了解 Platform Studio、用于构建嵌入式系统的设计环境、软件开发套件、与嵌入式开发套件一起提供的所有 IP 和在 MicroBlaze 基础上不断发展壮大的第三方 Ecosystem 方面的更多信息,敬请登录处理器中心