文档介绍：北京邮电大学
硕士学位论文
基于RISC体系结构的处理器设计与RTL级实现
姓名:陈英豪
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用
指导教师:周锋
20060226
基于体系结构的处理器设计与妒迪摘要处理器设计和实现属于高复杂度和高科技含量的核心技术,一向都只为少数几个国家的少数几个公司和实验室所掌握。在这样的一种背景下,探索并总结出一套处理器设计和实现的合理方案,就显得意义重大。而本文正是试图完成这样一个工作。本文从研究一个位处理器的流水线设计方案入手,首先通过分析指令的具体行为反推出一个流水线整体设计方案,然后解决引入流水线带来的结构相关,数据相关和控制相关,再通过引入蚑来达到通过一个流水周期完成访存操作的目的。然后,通过对处理器前端的绦蚣剖模块,分支预测模块,取指和泽码模块等作出设计调整,并引入寄存器重命名,重排序队列珺‘分支转移队列约胺⑸涠恿械饶?椋杓乒傻匠标量阶段,并给出完整的超标量设计框图。整个设计过程遵循由简单到复杂、逐步增加功能模块和逐步求精的原则。在此基础上,本文给出了一个位流水线处理器的实现方案。这包括内存模块的实现细节、?槟诓扛鞑糠值氖现细节以及内存与?榈慕换ハ附诘取最后,介绍了现代处理器设计领域的一些新技术和新思想,以作为学习和借鉴之用。这些技术主要包括:多核,多线程以及位计流水线超标量算等。关键词:基于体系结构的处理器设计与妒迪
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罕遨凹本压名:丝菱垂吼型丛:剧。础弧』俊E恚酰耍竺叟:』保密论文注释:本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论独创性虼葱滦声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢巾所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。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说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人签名关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解一匕京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。导师签名同期冢。
引言几个相关的概念范畴要比“闭飧龈拍畲笠恍塞唑皇查兰里主兰些丝塞苎±俭媚克芩荏帽さ芹疑翌堡里当时还处在发展初期的就瞥隽耸澜缟系谝豢槲⒋砥餍酒!系结构通常包括指夸集设计、旧淼慕峁股杓埔约坝布迪值龋甘镜课题的背景和意义毫无疑问,中央处理器直怀谱胖醒氪淼ピ!⒋砥骰蛘逤羌扑机系统中最为关键的部分之一。处理器的设计和制造水平也被用来作为衡量一个国家的科技实力的重要标准。在过去很长一段时间内,中央处理器并不是像现在这样被做在一块集成电路芯片上蛔鲈谝豢榧傻缏沸酒系拇砥饔殖莆N⒋砥钡辏含有个晶体管,功能相当有限,而且速度还很慢,被当时的蓝色巨人约按蟛糠稚桃涤没Р恍家还耍撬暇故腔贝牟贰K孀问世,更多功能更强而面积却更小的微处理器被研“璍来庖馕蹲耪鲋醒氪理单元的完整功能都被集成到了一个只有方寸大小的微处理器上,从而为计算机从占几个房间大小,重达好几吨的庞然大物发展成后来可以摆在桌面上的个人鞒隽瞬豢赡ッ鸬墓毕住1疚乃樯艿拇砥魃杓埔主要针对微处理器设计。还有一个概念,那就是“计算机系统结构”颉凹扑慊逑到峁埂。在过去,它仅指指令集设计,计算机设计的其它方面被称为实现。而现在,计算机体虽然母拍詈图扑慊低辰峁沟母拍钣兴畋穑且膊荒逊⑾郑扑机系统结构中的一些重要内容都可以归入校缰噶罴约癈本身等,并且认低辰峁够蛱逑到峁垢咛逡恍低辰峁够蛱逑到峁故滴锘薬以后谈到一些抽象而且比较高层的内容的时候,较多地使用“系统结构”或“体系结构”,而谈到些具体的体系结构实现的时候,较多地使用“薄杓剖粲诤诵募际酰恢倍贾槐簧偈父龉业纳偈父龉舅莆眨在大多数人眼里,那都是一项神秘而高不可攀的技术。然而,在信息科技的发展日新月异的今天,如果不能掌握像杓浦圃煺庋暮诵募际酰兔挥邪旆ū障各个行业部门的信息系统乃至整个国家的安全。庆幸的是,在国内,。.
究翁獾闹饕9ぷ现处理器的经历对于作者本人来晚,也算得上是一次很好的知识和经验总结。同从事杓坪椭圃斓氖笛槭液凸疽丫⑵鹄础O瘛傲尽薄ⅰ吧裢闭庋全自主知识产权的惨丫鱿衷谀承┎分小U庑┏杉ㄊ橇钊诵朔艿模然而也