文档介绍：摘要
RISC即精简指令集计算机(Reduced Instruction puter)的缩写。RISC-CPU与一般的CPU相比,通过简化指令系统使计算机的结构更加简单合理,从而提高了运算速度。本文对RISC-CPU的架构进行了分析,并使用VHDL语言设计了8位RISC-CPU IP软核。
RISC-CPU由八大基本模块构成:时钟发生器、指令寄存器、累加器、算术逻辑单元、数据输出控制器、地址多路器、程序计数器、状态控制器。本设计中借助MAX+PLUSⅡ软件平台对各模块进行时序仿真,并最终给出了指令执行的仿真波形,验证了CPU的功能。
设计仿真结果表明,该8位RISC-CPU能够完成既定的任务指标,而且在运行效率上有一定程度改善。
关键词:RISC-CPU、VHDL、MAX+PLUSⅡ、IP软核、时序仿真
Abstract
RISC reduced instruction puter that (Reduced Instruction puter) acronym. RISC-CPU and CPU in pared to instruction by simplifying the structure of puter is more simple and reasonable, thereby increasing processing speed. In this paper, RISC-CPU architecture is analyzed, and by using the VHDL language, I designed an 8-bit RISC-CPU IP soft core.
RISC-CPU is based on 8 modules: clock generator, instruction register, accumulator, arithmetic logic unit, data output controller, address multiplexer, program counter, state controller. In the design, each module are timing simulated on MAX+PLUSⅡ software platform, and finally the simulated waveform of instruction execution that verifies the CPU features is given.
Design and simulation results show that the 8-bit RISC-CPU plete the tasks, and also has a certain degree of improvement on operational efficiency.
Keywords: RISC-CPU, VHDL, MAX+PLUSⅡ, IP soft core, Timing Simulation
目录
摘要 I
ABSTRACT(英文摘要) II
目录 III
第一章引言 1
课题背景与发展现状 1
课题背景 1
RISC-CPU的发展现状 1
RISC-CPU优势与现实意义 1
RISC-CPU具备的优势 1
本课题的现实意义 2
本设计的主要内容 2
第二章 RISC-CPU的架构设计 3
RISC-CPU基本架构 3
RISC-CPU模块的划分 4
第三章八位RISC-CPU各模块设计与仿真 6
时钟发生器 6
指令寄存器 7
累加器 10
算术逻辑单元 11
数据输出控制器 13
地址多路器 14
程序计数器 15
状态控制器 17
第四章 RISC-CPU的综合及操作时序 25
RISC-CPU各模块综合 25
CPU复位启动操作时序 29
结论 30
参考文献 31
致谢 32
引言
题背景与发展现状
课题背景
CPU是Central Processing Unit——中央处理器的缩写,它是计算机中最重要的一个部分。CPU由运算器和控制器组成,其内部结构归纳起来可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,便可以进行分析,判断、运算并控制计算机各部分协调工作。CPU从最初发展至今已经有几十年的历史了,这期间,按照其处理信息的字长,CPU可以分为:四位微处理器、八位微处理器、