माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर क्या है: आर्किटेक्चर, वर्किंग और इसके अनुप्रयोग

माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर को 2002 में विकसित किया गया था ताकि नई और साथ ही बढ़ती बाजार की मांग को पूरा करने के लिए कई जटिल सुविधाओं को एकीकृत किया जा सके। इसलिए, माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर Xilinx के लो-एंड पोर्टफोलियो के भीतर एक आवश्यक तत्व है, जिससे सिस्टम के तेजी से विकास को सक्षम किया जा सके जिसमें Artix®-7 शामिल है। FPGAs , Spartan®-6, Zynq®-7000 AP SoCs। यह प्रोसेसर अत्यंत विन्यास योग्य है, इसलिए इसे FPGAs के भीतर एक एम्बेडेड प्रोसेसर या माइक्रोकंट्रोलर के रूप में उपयोग किया जा सकता है और ARM Cortex-A9 पर आधारित Zynq-7000 AP SoCs में सह-प्रोसेसर के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है। यह लेख संक्षिप्त जानकारी देता है माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर - वास्तुकला और अनुप्रयोगों के साथ काम करना।

माइक्रोब्लेज प्रोसेसर क्या है?

सॉफ्ट माइक्रोप्रोसेसर जिसे मुख्य रूप से Xilinx के FPGAs के लिए डिज़ाइन किया गया है, माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर के रूप में जाना जाता है। यह प्रोसेसर केवल Xilinx के FPGAs के सामान्य-उद्देश्य मेमोरी और लॉजिक फैब्रिक के भीतर लागू किया गया है। यह प्रोसेसर RISC पर आधारित DLX आर्किटेक्चर के समान है और इसमें एक लचीला इंटरकनेक्ट सिस्टम है जिससे यह विभिन्न एम्बेडेड अनुप्रयोगों का समर्थन करता है। माइक्रोब्लेज़ का मुख्य I/O बस और AXI इंटरकनेक्ट एक मास्टर-स्लेव सुविधा के साथ एक मेमोरी-मैप्ड ट्रांजैक्शन बस है।

माइक्रोब्लेज स्थानीय मेमोरी तक पहुंचने के लिए एक समर्पित एलएमबी बस का उपयोग करता है और त्वरित ऑन-चिप स्टोरेज प्रदान करता है। इस प्रोसेसर के कई हिस्सों को उपयोगकर्ता कॉन्फ़िगर किया जा सकता है जैसे कैश का आकार, पाइपलाइन मेमोरी प्रबंधन इकाई की गहराई, एम्बेडेड परिधीय और बस इंटरफेस।

माइक्रोब्लेज विशेषताएं

माइक्रोब्लाज़ की विशेषताएं ई निम्नलिखित शामिल हैं। इसमें 32 सामान्य प्रयोजन रजिस्टर हैं।

• इसमें 32-बिट निर्देश शब्द हैं जिनमें 2 एड्रेसिंग मोड और 3 ऑपरेंड शामिल हैं।
• पता बस 32-बिट है।
• इसमें 3 चरण की पाइपलाइन या 5 चरण की पाइपलाइन है।
• शिफ्टर के साथ ALU ब्लॉक यूनिट।
• हार्वर्ड आर्किटेक्चर में 32-बिट डेटा और एड्रेस बस शामिल है।
• डेटा इंटरफ़ेस और एलएमबी या स्थानीय मेमोरी बस निर्देश।
• AX14 और AX14 स्ट्रीम इंटरफेस।
• फ्लोटिंग पॉइंट यूनिट और मेमोरी मैनेजमेंट यूनिट।
• यह लॉकस्टेप का समर्थन करता है।
• डीबग और ट्रेस इंटरफ़ेस।

माइक्रोबेज़ आर्किटेक्चर

माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर का ब्लॉक आरेख नीचे दिखाया गया है। यह माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर बेहद अनुकूलन योग्य है और यह 70 से अधिक डिज़ाइन विकल्पों का समर्थन करता है। यह आर्किटेक्चर स्थायी हार्डवेयर सुविधाओं के साथ-साथ निर्देश या डेटा कैशे, मेमोरी मैनेजमेंट यूनिट, फ्लोटिंग पॉइंट यूनिट आदि जैसे विन्यास योग्य विकल्प दिखाता है।

एक अंतः स्थापित प्रणाली माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर के आसपास इकट्ठे हुए मुख्य रूप से माइक्रोब्लेज़ सॉफ्ट प्रोसेसर कोर, ऑन-चिप लोकल मेमोरी, स्टैंडर्ड बस इंटरकनेक्ट्स और ओपीबी पेरिफेरल्स (ऑन-चिप पेरिफेरल बस) शामिल हैं। एक माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर सिस्टम मुख्य रूप से स्थानीय मेमोरी द्वारा प्रोसेसर के कोर से लेकर कई माइक्रोब्लेज़ सहित एक बड़े सिस्टम तक होता है। प्रोसेसर , बाहरी मेमोरी और कई ओपीबी परिधीय।

सॉफ्ट प्रोसेसर कोर

माइक्रोब्लेज़ का सॉफ्ट प्रोसेसर कोर माइक्रोब्लेज़ एम्बेडेड सिस्टम का केंद्र है। यह एक बहुत तेज़ और कुशल 32-बिट RISC प्रोसेसर है जिसमें निम्नलिखित विशेषताएं हैं।

• निर्देश सेट ऑर्थोगोनल है।
• अलग डेटा और निर्देश बसें।
• 32-बिट सामान्य प्रयोजन रजिस्टर।
• इसमें एक वैकल्पिक पूर्ण 32-बिट बैरल शिफ्टर है।
• ओसीएम या ऑन-चिप मेमोरी और आईबीएम के उद्योग-मानक ओपीबी (ऑन-चिप पेरिफेरल बस) को तेज करने के लिए इनबिल्ट इंटरफेस।

Virtex-II और उसके बाद के उपकरणों में कार्यान्वयन हार्डवेयर के गुणन का समर्थन करता है।

ऑन-चिप स्थानीय मेमोरी

सिंक्रोनस मेमोरी एक स्थानीय मेमोरी है जो मुख्य रूप से ऑन-चिप ब्लॉक रैम को अनुमति देने के लिए उपयोग की जाती है।

मानक बस इंटरकनेक्ट

निर्देश और डेटा पक्ष में बस इंटरफेस में स्थानीय मेमोरी के लिए एक इंटरफ़ेस शामिल है जिसे एलएमबी (लोकल मेमोरी बस) कहा जाता है और आईबीएम के ऑन-चिप पेरिफेरल बस के लिए एक इंटरफ़ेस। इसलिए हम ऐसे सिस्टम डिजाइन कर सकते हैं जो हार्वर्ड आर्किटेक्चर से सख्ती से चिपके रहते हैं, अन्यथा, संसाधनों को साझा करने के लिए, हम बस आर्बिटर के माध्यम से संयोजन के भीतर एकल ओपीबी का उपयोग कर सकते हैं।

स्थानीय मेमोरी बस ऑन-चिप ब्लॉक रैम के लिए सुनिश्चित सिंगल-साइकिल एंट्री देती है। यह एक बहुत ही कुशल, सरल और सिंगल-मास्टर बस प्रोटोकॉल है और यह तेज़ स्थानीय मेमोरी को इंटरफेस करने के लिए एकदम सही है। ओपीबी या ऑन-चिप पेरिफेरल बस एक 32-बिट चौड़ी मल्टी-मास्टर बस है जो माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर के मूल में बाह्य उपकरणों और बाहरी मेमोरी को जोड़ने के लिए एकदम सही है।

ऑन-चिप पेरिफेरल बस पेरिफेरल्स

माइक्रोब्लेज़ हार्डवेयर सिस्टम ओपीबी पेरिफेरल्स द्वारा वॉचडॉग टाइमर या टाइमबेस, सामान्य प्रयोजन टाइमर या काउंटर, आईसी (इंटरप्ट कंट्रोलर), एसआरएएम, फ्लैश मेमोरी, जेडबीटी मेमोरी, ब्रैम, डीडीआर, एसडीआरएएम, यूएआरटी लाइट जैसे विभिन्न नियंत्रकों जैसे विभिन्न कार्यों को प्रदान करने के लिए पूरा किया गया है। , SPI, I2C, सामान्य प्रयोजन I/O, UART 16450/550 और ईथरनेट 10/100 MAC। इसके अतिरिक्त, हम मुख्य रूप से कस्टम फ़ंक्शंस के लिए बाह्य उपकरणों को जोड़ और परिभाषित कर सकते हैं, अन्यथा, FPGA में मौजूद डिज़ाइन के लिए एक इंटरफ़ेस।

माइक्रोब्लेज़ निर्देश सेट

माइक्रोब्लज़ निर्देश सेट अंकगणित, तर्क, शाखा, लोड/स्टोर, और अन्य हैं। सभी निर्देशों का आकार निश्चित है। अधिक से अधिक 3-रजिस्टर ऑपरेंड के रूप में दिए जा सकते हैं। माइक्रोब्लज़ में दो निर्देश प्रारूप टाइप ए और टाइप बी शामिल हैं जो नीचे दिखाए गए हैं।

टाइप ए निर्देश प्रारूप मुख्य रूप से रजिस्टर-रजिस्टर निर्देशों के लिए उपयोग किया जाता है। तो इसमें ऑपोड, सिंगल डेस्टिनेशन और दो सोर्स रजिस्टर शामिल हैं। टाइप बी निर्देश प्रारूप मुख्य रूप से रजिस्टर-तत्काल निर्देशों के लिए उपयोग किया जाता है जिसमें ओपोड, एकल गंतव्य और एकल स्रोत रजिस्टर शामिल हैं। और एक 16-बिट तत्काल मूल्य स्रोत।

उपरोक्त दो निर्देश प्रारूपों में, ऑपोड एक ऑपरेशन कोड है, आरडी एक गंतव्य रजिस्टर है जो 5-बिट्स के साथ एन्कोड किया गया है, रा और आरबी स्रोत रजिस्टर हैं जहां प्रत्येक 5-बिट्स के साथ एन्कोड किया गया है और तत्काल 16-बिट मान है।

अंकगणित निर्देश

टाइप ए और टाइप बी अंकगणितीय निर्देश नीचे दिए गए हैं।

अ लिखो

टाइप बी

तर्क निर्देश

टाइप ए और टाइप बी लॉजिक निर्देश नीचे दिए गए हैं।

अ लिखो

टाइप बी

शाखा निर्देश- बिना शर्त

प्रोग्राम काउंटर रजिस्टर को संशोधित करें

शाखा निर्देश- बिना शर्त1

एक शर्त पूरी होने पर प्रोग्राम काउंटर रजिस्टर बदलें

शाखा निर्देश- बिना शर्त2

एक शर्त पूरी होने पर प्रोग्राम काउंटर रजिस्टर बदलें

लोड/स्टोर निर्देश -टाइप ए

टाइप बी

अन्य निर्देश

रजिस्टर

माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर का आर्किटेक्चर पूरी तरह से ऑर्थोगोनल है जिसमें 32-बिट सामान्य प्रयोजन रजिस्टर और 32-बिट विशेष प्रयोजन रजिस्टर जैसे प्रोग्राम काउंटर और मशीन स्टेटस रजिस्टर शामिल हैं।

पाइपलाइन वास्तुकला

MicroBlaze एक 3-चरण पाइपलाइन आर्किटेक्चर का उपयोग करता है जिसमें फ़ेच, डिकोड और पूर्ण चरण शामिल हैं। स्वचालित रूप से, डेटा अग्रेषण, शाखाएं और पाइपलाइन स्टॉल हार्डवेयर के भीतर निर्धारित किए जाते हैं।

लोड या स्टोर आर्किटेक्चर

माइक्रोब्लेज तीन डेटा साइज 8 बिट्स (बाइट), 16 बिट्स (हाफवर्ड) और 32 बिट्स (वर्ड) में मेमोरी को सपोर्ट करता है। तो, मेमोरी एक्सेस हमेशा डेटा-आकार गठबंधन होते हैं। यह एक बिग-एंडियन प्रोसेसर है जो एक बार मेमोरी एक्सेस करने के बाद बिग-एंडियन पते के पते के साथ-साथ लेबलिंग सम्मेलनों का उपयोग करता है।

बीच में आता है

एक बार रुकावट आने के बाद, यह प्रोसेसर वर्तमान निष्पादन को समाप्त कर देगा और वेक्टर पते को बाधित करने के लिए ब्रांचिंग के माध्यम से रुकावट अनुरोध का प्रबंधन करेगा और उस निर्देश पते को संग्रहीत करेगा जिसे निष्पादित करने की आवश्यकता है। यह प्रोसेसर MSR (मशीन स्टेटस रजिस्टर) के भीतर IE (इंटरप्ट इनेबल) फ्लैग को क्लियर करके भविष्य में आने वाली रुकावटों को रोक देगा।

माइक्रोब्लज़ कैसे काम करता है?

माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर 32-बिट बस चौड़ाई का समर्थन करता है और यह प्रोसेसर कोर एक आरआईएससी-आधारित इंजन है जिसमें मेमोरी और डेटा एक्सेस के लिए अलग-अलग निर्देशों के माध्यम से 32-बिट एलयूटी रैम पर आधारित एक रजिस्टर फ़ाइल शामिल है।
यह प्रोसेसर केवल ऑन-चिप ब्लॉकरैम और एक्सटर्नल मेमोरी दोनों को सपोर्ट करता है। आईबीएम पावरपीसी के समान; सभी परिधीय समान CoreConnect OPB बस का उपयोग करते हैं; प्रोसेसर के पेरिफेरल्स, Virtex-II Pro पर PowerPC के साथ अच्छी तरह से मेल खाते हैं।

माइक्रोब्लेज़ प्रोसेसर मेमोरी, पेरिफेरल और इंटरफ़ेस सुविधाओं के संयोजन को चुनने के लिए पूर्ण लचीलापन प्रदान करता है जो आपको सटीक सिस्टम प्रदान करेगा जिसकी आपको कम लागत के साथ एकल FPGA पर आवश्यकता होती है।

अंतर बी/डब्ल्यू माइक्रोब्लेज बनाम रिस्क-वी

माइक्रोब्लेज़ और आरआईएससी वी . के बीच अंतर निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

माइक्रोब्लेज़ लाभ

माइक्रोब्लेज़ के लाभ निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• यह किफायती है।
• यह अत्यधिक विन्यास योग्य है।
• एआरएम की तुलना में इसका प्रदर्शन उच्च है।
• यह एक एम्बेडेड विकास किट द्वारा समर्थित है।
• यह एक नरम है माइक्रोप्रोसेसर सार।
• आपके एप्लिकेशन को जल्दी से व्यवस्थित करने में आपकी सहायता करने के लिए, इस प्रोसेसर में तीन निश्चित कॉन्फ़िगरेशन शामिल हैं जो प्रसिद्ध प्रोसेसर वर्ग माइक्रोकंट्रोलर, रीयल-टाइम और एप्लिकेशन प्रोसेसर से संबंधित हैं।

माइक्रोब्लेज़ अनुप्रयोग

माइक्रोब्लेज़ के अनुप्रयोग निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• यह प्रोसेसर कई अलग-अलग एप्लिकेशन आवश्यकताओं को पूरा करता है जैसे औद्योगिक, मोटर वाहन, चिकित्सा और उपभोक्ता, आदि।
• माइक्रोब्लेज़ के अनुप्रयोग सॉफ़्टवेयर पर आधारित साधारण राज्य मशीनों से लेकर एम्बेडेड अनुप्रयोगों या इंटरनेट-आधारित उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले जटिल नियंत्रकों तक होते हैं।
• यह औद्योगिक नियंत्रण, कार्यालय स्वचालन और ऑटोमोटिव जैसे एम्बेडेड अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित है।
• माइक्रोब्लेज मध्यम स्तर के अनुप्रयोगों में फिट होने के लिए बाह्य उपकरणों के एक बड़े सेट के साथ संचार करने में सक्षम है।
• इस प्रोसेसर की नरम प्रकृति इसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलन योग्य बनाती है जहां डिजाइनर चिकित्सा, मोटर वाहन, औद्योगिक और सुरक्षा अनुप्रयोगों के लिए मूल्य और प्रदर्शन लक्ष्यों को पूरा करने के लिए आकार के लिए सुविधाओं का आदान-प्रदान कर सकते हैं।

इस प्रकार, यह सब के बारे में है माइक्रोब्लेज़ का एक सिंहावलोकन संसाधक यह पूरी तरह से चित्रित, 32-बिट प्रोग्रामयोग्य आरआईएससी सॉफ्ट प्रोसेसर कोर है। यह प्रोसेसर विभिन्न क्षेत्रों जैसे उपभोक्ता, चिकित्सा, औद्योगिक, मोटर वाहन और संचार बुनियादी ढांचे के बाजारों में विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करता है। यह अत्यंत विन्यास योग्य है, इसलिए एफपीजीए के भीतर एम्बेडेड प्रोसेसर या माइक्रोकंट्रोलर के रूप में उपयोग किया जाता है अन्यथा एआरएम के लिए सह-प्रोसेसर की तरह। यहां आपके लिए एक प्रश्न है कि FPGA क्या है?