文档介绍：饿天毕大摹硕士学位论文肝轴学科专业:作者姓名:指导教师:稚希跏鞿内电路与系统叶敏张雅绮教授
中文摘要关键词:指令集——指令集的内在结构。设计出了一个位软核处理器,这随着际酢际跻约凹傻缏芳际醯姆⒄梗琑砗舜砥鞯难芯与开发设计开始受到了人们的重视。基于的软核处理器在各个行业开始得到了广泛的应用,特别是在一些基于的嵌入式系统中有着越来越广泛的应用前景。本论文在研究了大量国内外技术文献的基础上,总结了处理器发展的现状与水平。认真分析了处理器的基本结构,包括总线结构,流水线处理的原理,以及流水线数据通路和流水线控制的原理;并详细分析了本设计采用的个软核处理器采用五级流水线结构,能完成加法、减法、逻辑与、逻辑或、左移右移等算术逻辑操作,以及它们的组合操作。通过软件仿真和在的开发板上进行验证,证明了所设计的位处理器能准确的执行所选用的指令集,运行速度能达到δ芰己谩通过对所设计对象特点及其可行性的研究,选用了公司件作为设计与仿真验证的环境。在设计方法上,本课题采用了自顶向下的设计方法。在设计过程中采用了边设计边验证这种设计与验证相结合的设计流程,大大提高了设计的可靠性。本课题在设计过程中还提出了两个有效的设计思路,第一是在位寄存器的设计中利用的内部试蠢瓷杓疲跎倭舜溲时,提高了运行速度,并大大减少了对内部资源的占用;第二是在系统架构上采用了柔性化的设计方法,使得设计可以根据实际的需求适当的增减相应的部件,以达到需求与性能的统一。这两个方法都有效地解决了设计中出现的问题,提高了处理器的性能。软核处理器指令集数据通路流水线控制
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学位论文作者躲矿笱侩辣学位论文作者签名:广二磊┳滞冢虹肯邕瑁拢と签字同期:勿柝/月//独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤生蠢茎或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解:墨鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权叁生盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检签字同期:二铆步年,月/护日本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的况明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ǹ雒导师签名
第一章绪论技术的发展与现状长期以来,计算机性能的提高往往是通过增加硬件的复杂性来获得。随着集成电路技术的迅速发展,为了软件编程方便和提高程序的运行速度,硬件工程师采用的办法是不断增加可实现复杂功能的指令和多种灵活的编址方式,致使硬件越来越复杂,造价也相应提高。这种设计的型式被称为复杂指令集计算机峁梗虺艭緇】。一般计算机所含的指令数目至少跻陨希械纳踔脸条。采用复杂指令系统的计算机有着较强的处理高级语言的能力,这对提高计算机的性能是有益的。当计算机的设计沿着这条道路发展时,有些人没有随波逐流,他们回过头去看一看过去走过的道路,开始怀疑这种传统的做法。旧在纽约的甒研究中心于年组织力量研究指令系统的合理性问题。因为当时已感到,日趋庞杂的指令系统不但不易实现,而且还可能降低系统性能。年以帕特逊教授为首的一批科学家也开始在美国加州大学伯克莱分校开展这一研究。结果表明存在许多缺点:首先,在这种计算机中各种指令的使用率相差悬殊,如在一个典型程序的运算过程所使用的%指令只占一个处理器指令系统的%。【渴率瞪献钇捣笔褂玫闹噶钍侨⒋婧图臃运算这些最简单的指令。这样一来,长期致力于复杂指令系统的设计,实际上是在设计一种难得在实践中用得上的指令系统的处理器,同时复杂的指令系统必然带来结构的复杂性。这不但增加了设计的时间与成本,还容易造成设计失误。因而针对的这些弊病帕特逊等人提出了精简指令的设想,即指令系统应当只包含那些使用频率很高的少量指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言。按照这个原则发展而成的计算机被称为精简指令集计算机峁梗虺芌技术是计算机体系机构发展史上的一次重大变革。体系结构为计算机系统带来了巨大的性能价格比优势,深刻地改变了整个计算机工业的面貌。从年代中期至今,单处理器的计算机每隔至个月运算速度就翻一番,从年的发展到年代初的,而且现在的超过,这是计算机发展史上性能增长最快的时期。目前,系统的性能己全面超过
研究软核处理器的现实意义年代末至年代初是处理器的早期发展阶段,也就是第一代处理器。第一代处理器的结构比较简单,速度比较慢,只有几个。狪和等为代表,其实这些处理器均未形成商品化,但正是这些处理器勾画出新一代处理器的基本轮廓,后来推出的各种