Table of Contents

Preface

 

 

1

Introduction

 

 

1.1

The Architecture

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1–1

 

1.1.1

Addressing

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1–2

 

1.1.2

Integer Data Types

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1–2

 

1.1.3

Floating-Point Data Types

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1–2

 

1.2

21264/EV68A Microprocessor Features

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1–3

2

Internal Architecture

 

 

2.1

21264/EV68A Microarchitecture

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–1

 

2.1.1

Instruction Fetch, Issue, and Retire Unit

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–2

 

2.1.1.1

Virtual Program Counter Logic

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–2

 

2.1.1.2

Branch Predictor

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–3

 

2.1.1.3

Instruction-Stream Translation Buffer

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–5

 

2.1.1.4

Instruction Fetch Logic

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–6

 

2.1.1.5

Register Rename Maps

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–6

 

2.1.1.6

Integer Issue Queue

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–6

 

2.1.1.7

Floating-Point Issue Queue

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–7

 

2.1.1.8

Exception and Interrupt Logic

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–8

 

2.1.1.9

Retire Logic

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–8

 

2.1.2

Integer Execution Unit

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–8

 

2.1.3

Floating-Point Execution Unit

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–10

 

2.1.4

External Cache and System Interface Unit

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–11

 

2.1.4.1

Victim Address File and Victim Data File

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–11

 

2.1.4.2

I/O Write Buffer

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–11

 

2.1.4.3

Probe Queue

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–11

 

2.1.4.4

Duplicate Dcache Tag Array

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–11

 

2.1.5

Onchip Caches

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–11

 

2.1.5.1

Instruction Cache

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–11

 

2.1.5.2

Data Cache

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–12

 

2.1.6

Memory Reference Unit

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–12

 

2.1.6.1

Load Queue

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–13

 

2.1.6.2

Store Queue

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–13

 

2.1.6.3

Miss Address File

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–13

 

2.1.6.4

Dstream Translation Buffer

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–13

 

2.1.7

SROM Interface

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–13

 

2.2

Pipeline Organization

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–13

 

2.2.1

Pipeline Aborts

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–16

 

2.3

Instruction Issue Rules

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–16

21264/EV68A Hardware Reference Manual

iii

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