基于LC-3_ISA处理器的设计与仿真毕业论文

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1、题目：基于LC-3ISA处理器的设计与仿真IV毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有

2、权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名：日期：日期：IV注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数

3、不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单

4、，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它IV目录第一章绪论11.1集成电路与微处理器11.2课题背景11.3本文工作2第二章设计流程和语言工具32.1设计流程32.2开发语言52.3设计工具62.3.1QuartusII开发环境62.3.2ModelSim仿真工具8第三章LC-3指令系统结构103.1存储器结构103.2寄存器组113.3指令集123.3.1操作码123.3.2数据类型133.3.3寻址方式133.4自陷、异常和中

5、断173.4.1自陷173.4.2中断和异常处理18第四章数据通路设计与实现214.1LC-3多周期处理器结构模块214.2数据通路分析224.3功能模块的分析与设计234.3.1寄存器的分析与设计23IV4.3.2ALU的分析与设计244.3.3多路选择器的分析与设计254.3.4分支判断的实现264.3.5加法器等其他功能模块部件264.4自陷、中断和异常的实现274.4.1当前栈指针产生器274.4.2PSR系统284.4.3向量控制器294.5数据通路总体实现30第五章综合验证与性能分析325.1综合

6、325.2验证355.2.1自陷服务与存储器映射I/O的仿真测试365.2.2特殊指令以及两种异常仿真测试375.2.3程序测试395.3性能分析41结束语44致谢45参考文献46附录I英文翻译47第一部分英文原文47第二部分中文译文60附录II程序代码71附录III82IV第一章绪论1.1集成电路与微处理器集成电路[1]发展初期最重要的应用领域就是计算机技术领域。计算机的发展是建立在集成电路技术的基础上的，而作为计算机核心部件的处理器，更是集成电路技术的结晶。1964年4月7日IBM公司研制成功了世界上第一

7、个采用集成电路的通用计算机IBM360，计算机从此进入了集成电路时代。此后，集成电路的发展为微型计算机的出现和发展奠定了基础。1971年，Intel公司成功地在一块12平方毫米的芯片上集成了2300个晶体管，制成了一款包括运算器、控制器在内的时钟频率仅为108kHz的可编程序运算芯片，它被称为中央处理单元（CPU），又称为微处理器，这就是世界上第一款微处理器——4004，从此便拉开了微处理器的序幕。此后微处理器芯片的集成度一直约每隔12至18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这就是著名的“摩尔定律”[2]。

8、目前，微处理器的主频已经达到了GHz级别。可以毫不夸张地说，没有集成电路的发展就没有微处理器的出现，自然也就不会有现在的微型计算机了。1.2课题背景1993年，YalePatt教授在密歇根大学提出对传统教学思路的改革。1995年秋季，YalePatt和KevinCompton教授开设EECS100课程，这一课程是计算机科学（CS）、计算机工程（CE）和电子工程（EE）三个专业的第一门计算机类主修课程