如圖2所示，Blackfin處理器內核包含2個16位乘法器、2個40位累加器、2個40位ALU、4個視頻ALU和1個40位移位器。計算單元處理來自寄存器文件的8位、16位或32位數據。

 

計算寄存器文件包含8個32位寄存器。對16位操作數數據執行運算時，寄存器文件作為16個獨立的16位寄存器工作。用于運算的所有操作數都來自多端口寄存器文件和指令常數字段。

 

每個MAC在每個周期可以執行一個16位乘16位乘法，結果累加到40位累加器中。支持帶符號和無符號格式、舍入以及飽和。

 

ALU用于對16位或32位數據執行傳統的算術和邏輯運算。此外，它還包括許多特殊指令，以便加速多種信號處理任務的執行。特殊指令包括字段提取和二進制位個數統計等位操作、模232乘法、除法原語、飽和和舍入、符號/指數檢測。視頻指令集包括字節對齊和打包操作、16位和8位截除加法、8位平均操作、8位減法/絕對值/累加(SAA)操作。此外還提供比較/選擇和矢量搜索指令。

 

對于某些指令，兩個16位ALU操作可以在寄存器對(一個計算寄存器的16位高半部分和16位低半部分)上同時執行。如果使用第二個ALU，則可以同時執行4個16位操作。

 

40位移位器可以執行移位和旋轉，用于支持歸一化、字段提取和字段存放指令。

 

程序序列器控制指令執行流程，包括指令對齊和解碼。對于程序流程控制，該序列器支持PC相對和間接條件跳轉(帶靜態分支預測)以及子例程調用。硬件支持零開銷循環。該架構完全聯鎖，意味著在執行具有數據相關性的指令時，編程人員無需管理流水線。

 

地址算法單元提供兩個地址，用于實現同時雙取存儲器操作。它包含一個多端口寄存器文件，該寄存器文件由4組32位索引、更改、長度、基礎寄存器(用于循環緩沖)和8個附加32位指針寄存器(用于C式索引堆棧操作)組成。

 

Blackfin處理器支持一種改進型Harvard架構和分層存儲器結構。第一級(L1)存儲器通常以處理器最高速度工作，延遲非常短或無延遲。在L1層，指令存儲器僅保存指令。數據存儲器保存數據，一個專用暫存數據存儲器存儲堆棧和本地變量信息。

 

提供了多個L1存儲器模塊。存儲器管理單元(MMU)為可能在內核上工作的各個任務提供存儲器保護，并且能夠防止對系統寄存器進行非預期的訪問。

 

該架構提供三種工作模式：用戶模式、管理員模式和仿真模式。用戶模式對某些系統資源的訪問權限是有限制的，從而提供一種受保護的軟件環境，而管理員模式則能無限制地訪問系統和內核資源。

 

Blackfin處理器的指令集經過優化，16位操作碼代表最常用的指令，因而可獲得出色的編譯代碼密度。復雜的DSP指令則編碼為32位操作碼，以實現完備的多功能指令。

 

Blackfin處理器支持有限的指令級并行功能，一個32位指令可以與兩個16位指令并行發出，使得編程人員能在一個指令周期中使用許多內核資源。

 

Blackfin處理器的匯編語言使用代數語法，易于編碼和閱讀。該架構經過優化，能夠與C/C++編譯器一起使用，軟件實現快速、高效。

 

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