Design Customization – Befehlssatzerweiterung bei Mikrocontrollern

Durch Befehlssatzerweiterungen optimieren wir den grundlegenden Befehlssatz des Mikrocontrollers für Ihre individuellen Anwendungen, damit bestimmte Operationen besonders effizient und unmittelbar auf der Hardware ausgeführt werden können. So werden andernfalls nötige, ineffiziente Emulationen von Funktionen in Software überflüssig. Aber bereits die Zusammenfassung mehrerer Rechenschritte in einen einzelnen Schritt kann die Anzahl der notwendigen Verarbeitungszyklen drastisch reduzieren.
Befehlssatzerweiterungen tragen auf diesem Weg dazu bei, den Energieverbrauch eines Mikrocontrollers zu senken, die Rechenleistung zu steigern, oder die notwendige Siliziumfläche bei der Herstellung des Mikrocontrollers zu reduzieren. Weitere Ziele können eine einfachere Programmierung oder die Steigerung der Code-Dichte sein.

In diesen Anwendungsbereichen können Befehlssatzerweiterungen sinnvoll sein:
 

• Kryptografie: Für Sicherheitsanwendungen können Befehle für die Berechnung von Punkten auf elliptischen Kurven oder von Hashwerten hinzugefügt werden. Dies macht die Ausführung von kryptografischen Anwendungen wie Verschlüsselung und Entschlüsselung schneller und energieeffizienter.
• Signalverarbeitung: In der Audio- oder Bildverarbeitung kann es sinnvoll sein, Multiply-Accumulate-Operationen in einen Befehl zusammenzufassen, um die Operation in einem einzelnen Taktzyklus durchführen zu können. So kann die Signalverarbeitung beschleunigt werden.
• Mathematische Berechnungen: Aufwendige Berechnungen wie Vektor- oder Matrix-Operationen, wie sie beim maschinellen Lernen oder der Datenanalyse vorkommen, können durch Befehlssatzerweiterungen parallelisiert werden.