處理器內核越復雜，面積和功耗就越大。但是，隨著處理器處理數據的方式變得更加復雜，復雜性并不是一個單一的衡量維度。在選擇處理器IP內核時，為您的項目選擇正確的復雜性很重要。

思考復雜性的一些方法包括：

字節長

執行單元

特權/保護

虛擬內存

安全功能

通常，字節越短，內核越小，功率越低，但是，并非總是如此。8位內核（例如8051）的門數可與最小的32位內核相比，但功耗通常更差。8位內核需要更多的存儲器訪問權限，這是因為每個時鐘周期需要較少的計算量，需要更多的周期。最終的影響是它需要更多功能來完成計算。

處理器內核在其執行單元的復雜性方面差異很大。最簡單的是基本的單個ALU，它們需要通過簡單的指令來實現許多通用操作。例如，使用shift和add來實現乘法。因此，內核具有硬件乘法器和除法器是普遍的。如果需要良好的浮點性能，則添加硬件浮點單元將提供明顯更好的性能。此選項可用于Codasip的Bk3和Bk5RISC-V內核，但價格更貴。

到目前為止，我們已經假設單個計算線程和標量處理單元可以一次執行一條指令。超標量體系結構具有指令級并行性，能夠提取多個指令并將其發送到不同的執行單元。例如，Western Digital EH1和EH2 SweRV內核有兩個執行單元。理論上，單線程雙核處理器可以具有單核兩倍的性能。但是，線程可能會掛起，這會使兩個執行單元暫時處于非活動狀態。如果有兩個硬件線程，一個線程掛起后，另一個線程可以繼續執行。

處理器的流水線深度可能有很大差異，并且深度與延遲之間存在直接關系。一些應用程序可以忍受高延遲，結果是對中斷的響應變慢，以換取較高的時鐘頻率和吞吐量。其他應用程序需要對中斷的快速響應，因此需要更短的流水線。

復雜性的另一個方面是特權模式。模式越多，核心邏輯就越復雜。許多嵌入式應用程序以機器模式運行，這意味著代碼具有對內核的完全訪問權限。例如Linux中的root特權。必須完全信任此類代碼，以避免產生負面后果。在更復雜的應用程序中，可以提供一系列特權，例如機器，管理員和用戶。普通應用程序將在具有最大保護程度的用戶模式下運行，而一些需要更高權限的軟件將使用管理員模式。Linux需要這三種模式，這就是Codasip開發具有Linux功能的Bk7內核的原因。

虛擬內存還需要其他處理器資源，例如內存管理單元（MUU）和轉換后備緩沖器（TLB），以處理將虛擬內存地址轉換為物理地址的操作。這在面積和功耗方面帶來了額外的成本，而沒有提高處理器的吞吐量。但是，虛擬內存對于使用豐富的操作系統（例如Linux）是必不可少的，該操作系統可以使用更復雜的軟件。

因此，在選擇處理器內核時，請確定所需的執行單元，內存管理，特權和安全性。這種結合將決定內核的復雜性。

審核編輯：湯梓紅