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《試論32位risc微處理器的設(shè)計與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文32位RISC微處理器的設(shè)計與實現(xiàn)姓名：李風(fēng)波申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：計算機應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：張國印20070101哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著集成電路的迅猛發(fā)展，微處理器的設(shè)計技術(shù)對計算機產(chǎn)業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)乃至整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都起著舉足輕重的作用。本文的目的是設(shè)計32位RISC結(jié)構(gòu)的微處理器(命名為IceCore)，并進行FPGA原型驗證。首先，根據(jù)指令集進行微體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用取指(IF)、譯碼(ID)、執(zhí)行(EX)、訪存(MEM)和寫回(WB)5級流水線結(jié)構(gòu)。流水線的相關(guān)性直接影響其性能的高低，本文分析了各種解決流水線相關(guān)問題的方法，采用指令存儲器和
2、數(shù)據(jù)存儲器分離的哈佛結(jié)構(gòu)，避免了結(jié)構(gòu)相關(guān)；采用前遞(Forwarding)數(shù)據(jù)通路，解決了數(shù)據(jù)相關(guān)；采用延遲槽技術(shù)，由編譯器負(fù)責(zé)向延遲槽填入指令，從而解決了控制相關(guān)。ID級和船級只占用半個時鐘周期，分支指令可以有效地利用前遞數(shù)據(jù)通路的數(shù)據(jù)，避免了ID級的數(shù)據(jù)相關(guān)。‘。然后，采用Xilinx公司的Spartan3器件(xc3s200pq208—4)進行FPGA原型驗證。IceCore片上集成UART接口，而且指令存儲器、寄存器堆和數(shù)據(jù)存儲器都帶有調(diào)試接口，在調(diào)試控制器的控制下，通過RS232接口和Pc端的調(diào)試軟件通訊，方便快捷地實現(xiàn)了FPGA驗證。最后，對本文的工作進行了總結(jié)，并對進一步
3、的工作提出了建議。關(guān)鍵詞：微處理器；精簡指令集計算機；可編程邏輯器件；硬件描述語言哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWj血theexplosivedevelopmentofintegratedcircuits．thetechnologyofmicroprocessordesignplaysallimportantroleincomputerindustry,electricalindustryandeveninthewholeinformationindustry．Thepurposeofthisdissertationistodesigna32bitsRISCmicropro
4、cessor(namedIceCore)andtodoFPGAprototypeverification．Firstly,themicroarchitectureisdesignedbasedonISA’andfive-stagepipelinearchitecturewhichincludesIF(InstructionFetch)，ID(InstruetionDecode)，EX(Execute)，MEM(Memcry)andWB(WriteBack)isadopted．Becausethepcrfbrm鋤ceofpipelineisdeterminedbylIa翻Ids，this
5、dissertationus髓separatedinstructionmemoryanddatamemorytoresolvestructurehazard，delayslotwhereunrelatedinstructioniswriteintobycompilertoresolvecontrolhazard，andforwarddatapathtoresolvedatahazard,afteranalyzingmanysolutionsthatarcusedtoresolvepipelinehazards．BothIDstageandWBstagearccompletedonlyi
6、nhalfaclockcycle,thenbranchinstructionsCallefficientlyusedatawhichcomesfromforwarddatapathtoavoiddat丑hazardofIDstage．Secondly,IceCoreisimplementedonSpartan3deviceofXilinxCompanyforFPGAprototypeverification．IceCorehasaUARTinterface，whileinstructionmemolT,datamemor)randregisterfilehaveadebuginterf
7、ace，SOIceCoreCancommunicatewithsoftwareofPCthroughR8232interfae君．a(chǎn)ndtheverificationc觚bedonefastandconveniently．Finaly,theworkofthisdissertationisconcludedandsomead“c髓aboutthefilrtherworkareproposed．Keywords：microprocessor,RI
