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1、28卷第7期微电子学与计算机Vol.28No.72011年7月MICROELECTRONICS&COMPUTERJuly2011高性能PLC专用指令集处理器设计与仿真1,21曾舒婷,杨志家(1中国科学院沈阳自动化研究所工业信息学重点实验室,辽宁沈阳110016;2中国科学院研究生院,北京100039)摘要:该高性能PLC专用指令集处理器采用自主设计的PLC专用指令集,符合PLC指令特征,可减少该PLC专用指令集处理器执行的指令数,并采用32位RISC体系结构加快PLC程序的执行速度.该高性能PLC专用指令集处理器采用哈佛总线结构,寄存器组采用位编址模式,位处理器可加速PL
2、C布尔运算,功能块单元可提高功能块指令执行的精度,并采用四级流水线提高PLC指令的执行速度.现已完成了该高性能PLC专用指令集处理器的系统功能仿真,经测试仿真结果正确.关键词:PLC;专用指令集;专用指令集处理器;RISC体系结构;四级流水线中图分类号:TP36文献标识码:A文章编号:1000-7180(2011)07-0076-06DesignandSimulateHighPerformaceASIPforPLC1,21ZENGShuting,YANGZhijia(1KeyLaboratoryofIndustrialInformatics,Shenyan
3、gInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;2GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)Abstract:ThePLCASIPadpotsPLCspecialinstructionset,whichisconsistentwiththecharacterofPLCinstructions.ThePLCspecialinstructionsetcanreducethenumberofinstructio
4、nsandacceleratetheexecutingspeedofPLCprogramby32bitRISCarchitecture.ThedesignedarchitectureofthehighperformanceASIPforPLCadoptsharvordbusarchitecture,theregistersadoptsbitaddressingmode,thebitprocessorcanacceleratebooloperation,thefunctionblockunitcanimprovetheprecisionoffunctionblockexecutio
5、n,thehighperformanceASIPforPLCadoptsfourpipelinestospeedupthePLCinstructionexecution.ThesystemicfunctionalsimulationofthehighperformanceASIPforPLChasbeenfinished,andtheresultofsimulationiscorrectaftertesting.Keywords:PLC;instructionset;ASIP;RISCarchitecture;fourpipelines主要面向比特位操作,占PLC指令使用频率
6、的1引言[3]69%.国内现有的PLC微处理器模式大多仅仅增可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心,把加布尔协处理器单元处理PLC位逻辑指令,但没有自动化技术、通信技术融为一体的新型工业自动控实现位逻辑指令的加速执行,亦没有针对PLC功能制装置.可编程控制器以其可靠性高、抗干扰能力块指令的处理,很难提高处理PLC指令的性能.强、实时性强、控制程序可变、体积小、功耗低、使用据此研究设计了一款PLC专用指令集处理器,方便、易维护等特点,广泛应用于工业行业的各个领该PLC专用指令集处理器有七个特点:拥有符合域.随着信息技术的迅猛发展,工业环境对可编程控PLC指令特征的指令集;采用3
7、2位RISC处理器体[45]制器的网络通信能力及实时性要求越来越高.现有系结构满足PLC指令集的执行,通过位处理器的可编程控制器微处理器,大多采用通用微处理器和功能块单元分别实现了对布尔指令的加速执行和[12]或者通用处理器和布尔协处理器相结合的形式.功能块指令的精确执行;采用哈佛总线结构,将指令通用处理器主要面向字节、字的处理,而PLC指令存储器与数据存储器分开,符合PLC对数据频繁需收稿日期:2010-11-03;修回日期:2010-12-05第7期曾舒婷,等:高性能P
