SPARC微处理器综述

　　引言

　　SPARC(Scalable Processor ARChitecture)可扩展处理器架构是SUN公司在1985年提出的体系结构标准，它基于1980年到1982年间加州大学伯克利分校关于Berkeley RISC的研究成果，并由一个独立、非盈利组织SPARC International[1]负责SPARC架构标准的管理和开发认证，是国际上流行的RISC(Reduced Instruction Set Computer)微处理器体系架构之一。

　　SPARC是开放的，任何机构或个人均可研究或开发基于SPARC架构的产品，如东芝、富士通、Aeroflex、ESA(Europen Space Agent)等都在此架构上开发出了自己的SPARC微处理器。

　　SPARC微处理器(基于SPARC架构的微处理器)的显著特点就是它的可扩展性，从笔记本到超级计算机上的微处理器均可采用SPARC架构。1987年由SUN和TI公司合作开发的微处理器，称为“Sparc”，是业界出现的第一款有可扩展性功能的微处理器。“Sparc”用于Sun-4 计算机中，它的推出为SUN奠定了其在高端微处理器发展中的领先地位。在服务器领域，以性能卓越而闻名SUN服务器采用的就是SPARC架构;在高可靠嵌入式应用方面，国际空间站上的控制计算机 DMS-R和太空观测台JEM-EUSO上均使用SPARC微处理器。

　　SPARC架构及其微处理器的发展历史

　　1987年，SUN发布了业界第一款有可扩展性功能的32位微处理器“Sparc”。因为它采用了SPARC 的首款架构SPARC V7，所以获得了更高的流水线硬件执行效率和更为优化的编译器，并缩短了其开发周期，满足了Sun-4 计算机迅速投放市场的要求。

　　由SUN在1985年发布的SPARC V7是世界上第一个32位可扩展处理器架构标准，它基于加州大学伯克利分校的关于RISC微处理器项目的研究成果，如寄存器窗口结构。V7定义了SPARC体系结构的数据类型、寄存器、指令、存储器模型和异常处理，处理器指令字长是32位。它采用独立的指令(SAVE，RESTORE )来进行寄存器管理，用LOAD和STORE指令访问内存。

　　1990年，SPARC International发布了32位SPARC V8架构标准。它在SPARC V7的基础上增加了乘法和除法指令，加速乘除法的处理，使得用户不必使用子程序完成相同操作。

　　为了在本世纪微处理器发展上仍具有竞争性，SPARC International在1994年发布了64位SPARC V9架构标准。相对于SPARC V8，这一版本的显著变化在于：数据和地址的位宽由32位变到64位，支持超标量微处理器的实现，支持容错及多层嵌套陷阱，具有超快速陷阱处理及上下文切换能力。

　　图1 显示了SPARC架构及其微处理器发展历史。1995年以前，基于SPARC V7或V8架构的微处理器种类不多，而且基本上只有SUN一家公司在研制开发。从1995年以后，基于SPARC V9 架构的64位SPARC微处理器日渐丰富，其面向高性能计算和服务器的微处理器得到了市场广泛的接受，如SUN的UltraSPARCT1/T2系列及富士通的SPARC64系列等。