Compaq 21264 - Manual (Page 11)

Alpha 21264/EV67 Hardware Reference Manual xi
Figures
2–1 21264/EV67 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–3
2–2 Branch Predictor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–4
2–3 Local Predictor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–4
2–4 Global Predictor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–5
2–5 Choice Predictor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–5
2–6 Integer Execution Unit—Clusters 0 and 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–9
2–7 Floating-Point Execution Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–10
2–8 Pipeline Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–14
2–9 Pipeline Timing for Integer Load Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–25
2–10 Pipeline Timing for Floating-Point Load Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–26
2–11 Floating-Point Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–36
2–12 Typical Uniprocessor Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2– 39
2–13 Typical Multiprocessor Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2–40
3–1 21264/EV67 Microprocessor Logic Symbol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3–2
3–2 Package Dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3–17
3–3 21264/EV67 Top View (Pin Down) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3–18
3–4 21264/EV67 Bottom View (Pin Up) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3–19
4–1 21264/EV67 System and Bcache Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4–3
4–2 21264/EV67 Bcache Interface Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4–7
4–3 Cache Subset Hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4–9
4–4 System Interface Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4–17
4–5 Fast Transfer Timing Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4–32
4–6 SysFillValid_L Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4–36
5–1 Cycle Counter Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–3
5–2 Cycle Counter Control Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–3
5–3 Virtual Address Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–4
5–4 Virtual Address Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–4
5–5 Virtual Address Format Register (VA_48 = 0, VA_FORM_32 = 0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–5
5–6 Virtual Address Format Register (VA_48 = 1, VA_FORM_32 = 0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–6
5–7 Virtual Address Format Register (VA_48 = 0, VA_FORM_32 = 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–6
5–8 ITB Tag Array Write Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–6
5–9 ITB PTE Array Write Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–7
5–10 ITB Invalidate Single Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–7
5–11 ProfileMe PC Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–8
5–12 Exception Address Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–8
5–13 Instruction Virtual Address Format Register (VA_48 = 0, VA_FORM_32 = 0) . . . . . . . . . . . 5–9
5–14 Instruction Virtual Address Format Register (VA_48 = 1, VA_FORM_32 = 0) . . . . . . . . . . . 5–9
5–15 Instruction Virtual Address Format Register (VA_48 = 0, VA_FORM_32 = 1) . . . . . . . . . . . 5–9
5–16 Interrupt Enable and Current Processor Mode Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–10
5–17 Software Interrupt Request Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–11
5–18 Interrupt Summary Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–11
5–19 Hardware Interrupt Clear Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–12
5–20 Exception Summary Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–14
5–21 PAL Base Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–15
5–22 Ibox Control Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–16
5–23 Ibox Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–19
5–24 Process Context Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–22
5–25 Performance Counter Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–23
5–26 DTB Tag Array Write Registers 0 and 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–25
5–27 DTB PTE Array Write Registers 0 and 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–26
5–28 DTB Alternate Processor Mode Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–26
5–29 Dstream Translation Buffer Invalidate Single Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–27
5–30 Dstream Translation Buffer Address Space Number Registers 0 and 1 . . . . . . . . . . . . . . . . 5–28
5–31 Memory Management Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–28
5–32 Mbox Control Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–29
5–33 Dcache Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5–31