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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