基于veriloghdl的专用处理器的设计与仿真

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1、基于VerilogHDL的专用处理器的设计与仿真葛文婧，龚咏梅，江立平(安徽师范人学数学计算机科学学院，安徽芜湖，241000)关键词：VerilogHDL;专用处理器：设计：仿真摘要：随着对嵌入式系统研究的不断深入，专用处理嚣的针对性使其被广泛采用，这对嵌入式系统的运用和发展起到了越来越大的推动作用。本文采用VerilogHDL来仿真能完成特定功能的专用处理器。论文讨论了包括CPU的系统结构设计、基本组成部件设计、指令系统设计和CPU的RTL级仿真在内的基于Verilog状态机控制16位指令微处理嚣的设计。论文还讨论了电路功能的仿真

2、、综合以及实现过程，在Modelsim的开发环境下对加法器的HDL程序进行仿真，并且根据仿真波形来验证设计的正确性。DesignandSimulationofCPUbasedonVerilogHDLWenjingGe，YongmeiGong,LipingJiang(SchoolofMathematicComputerScience，AnhuiNornalUniversity,Wuhu，Anhui，241000,China)Keywords：VerilogHDL;CPU;Design;SimulationAbstract：Astheem

3、beddedsystem’sresearchwentintodeeplynowdays，thededicated-usedprocessorwaswidelyusedforit’spertinency,whichpromotedtheuseanddevelopmentofembeddedsystem.Theauthorssimulatedanddesignedadedicated-usedprocessorbasedontheverilogHDL.Theessaywascomposedofthedesignofsixteenbitsm

4、icrodedicated-usedprocessorbasedonverilogstatescontrolmachine,whichincludedthedesignsoftheCentralProcessingUnit’ssystemstructure,basicmodules,instructionssystem，andRTLlevelsimulationofthededicated-usedprocessor.Thesimulation,synthesization,andrealizationofthecircuitfunc

5、tionwerealsoincludedinthiscssay.Thcsunimator’sHDLprogramwassimulatedintheenvironmentofModelsimandcheckedthecorrectnessofthefunctionofCentralProcessingUnitbythewaveformsintheModelsim.计算机的核心构件是处理器，处理器也是嵌入式系统中不可缺少的部分。根据处理的问题的不同，处理机可分为三类：通川处理器、单川途处理器和专用处理器。专川处理器有着广泛的川途，这是因为

6、专用处理器具有针对性，针对应用作了优化，性能、功耗等方面有了显著提高。专用处理器的设计可以给设计者创新的空间，设计出创新性的作品。VerilogHDL是一门硬件描述语言，是用于硬件设计的有利工具。1概述1.1研究背景目前许多的电子产品都使用了CPLD(复杂可编程逻辑器件)，这些逻辑器可以使用硬件描述语言设计。VerilogHDL语言具有：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制m。用VerilogHDL语言设计硬件也较为方便设计逻辑器件、1.2功能的实现(1)程序预先存储在程序存

7、储器ROM中；(2)控制器CTRL根据程序计数器PC的值从ROM取指令到指令寄存器IR中，并对IR中的指令进行译码，产生控制信号，将控制信号发送给其它器件；(3)数裾通路DP负责接收CTRL传送来的立即数、数据存储器RAM传送过来的操作数，存入寄存器组RF中的寄存器中；负责接收CTRL传送过来的运算指令，并组织算术逻辑单元ALU进行运算；负责将CTRL传送过來的立即数、寄存器中的操作数存入RAM中；(4)RAM可根据DP传送过来的地址和读写控制信号，进行数据读写。2系统构成及功能模块的划分2.1专用处理器的组成结构专用处理器的结构框图

8、如图1,专用处理器主要有控制器和数据路径两大部分构成，另外，为了配合专用处理器完成系统任务，还需要有程序存储器和数据存储器，前者用于存放程序指令的机器代码，后者用于存放计算结果。完整的模块划分如表1所示。阁1专用处理器的