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《基于mips指令集的risc微处理器数据通路的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、华中科技大学硕士学位论文基于MIPS指令集的RISC微处理器数据通路的设计与实现姓名：刘宁申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：曹计昌20080603华中科技大学硕士学位论文摘要随着集成电路技术的发展，SOC的设计方法越来越流行。基于SOC的方法进行嵌入式系统设计，可以显著降低开发成本，并且易于维护。嵌入式系统中，微处理器是核心，决定了整个嵌入式系统的性能。MIPS指令格式清晰、紧凑，采用MIPS指令设计微处理器可以简化体系结构的设计，并得到比较好的性能。最终的设计以MIPS指令集为基础，实现
2、了五级流水RISC微处理器。根据对MIPS指令集的研究，选取了待实现的指令，及指令寻址方式。通过对指令执行过程的详细分析，设计和实现了各逻辑功能模块,包括：存储指令和数据的存储模块、高速提供运算操作数的寄存器堆、完成操作数运算的算术逻辑单元、对16位操作数进行扩展的符号扩展单元。在完成各模块设计后，设计和实现了单周期RISC数据通路。流水线是提高微处理器性能的重要方法，在对单周期数据通路设计的基础上，对流水线数据通路进行详细分析，设计了流水线寄存器，最终建立了基于MIPS指令集的五级流水线数据通路。设计
3、完成后，对流水线数据通路进行仿真，然后下载到FPGA开发板进行验证。最终的数据通路支持34条指令，主频达40MHZ。关键字：片上系统，精简指令集微处理器，流水线，数据通路I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofintegratedcircuittechnology,SOCdesignbecomesmoreandmorepopular.TheSOC-basedapproachtoembeddedsystemdesignreducesthecostofdevelop
4、mentsignificantly,italsomakesmaintainanceeasier.Themicroprocessoristhecoreofembeddedsystems,itdeterminestheperformanceoftheentireembeddedsystem.TheMIPSinstructionformatisclearandcompact;itcansimplifythedesignofthemicroprocessorarchitecture,andachievesrel
5、ativelygoodperformance.TheultimatedesignisbasedontheMIPSinstructionset,andithasfivestagespipeline.BasedontheresearchofMIPSinstructionset,instructionsandinstructionaddressinghasbeenchosentoimplement.Thedetailedanalysisofexecution,thefunctionalunitdesigned
6、includes:thememoryunitofinstructionanddata,theregisterfilesprovidinghigh-speedoperation,thearithmeticlogicalunit,thesignextendunit.Weimplementthedatapathofsinglecycleriskprocessorafterallthemodulesaredesigned.Asweknow,thepipelineisthemostimportantmethodt
7、oimprovetheperformanceoftheembeddedmicroprocessor.Aftercompletionofsinglecycleprocessordatapath,wecarefullyanalyzeanddesignthepipelineprocessordatapathandregisters,andeventuallyrealizedthefivestagespipelineprocessordatapath.Afterthedesigniscompleted,wesi
8、mulateallthemodules,anddownloaditintotheFPGAdevelopmentboard.Thefinaldatapathofthedesignsupports34instructionsintotal,andreachesitshighestfrequency40MHZ.KeyWords:SOC,RISCprocessor,pipeline,datapathII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导
