x微处理器指令译码控制系统设计与验证

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1、国防科学技术大学硕士学位论文X微处理器指令译码控制系统设计与验证姓名：陈海军申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：曾献君;吴虎城20060301国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文摘要X微处理器是一款具有完全自主知识产权的高性能通用处理器。采用OISG结构，指令种类繁多，存在大量变长或超长的，需要多周期执行的指令，如何快速，高效地对所有指令进行译码控制是当前基于CISO结构微处理器设计的一个难题。本文在深入研究x处理器指令集系统及其体系结构的基础上，提出了简单指令与复杂指令相分离的译码控制方案，并以此设计完成了指令译码控制系统。简单指令通

2、过组合电路进行直接译码控制，复杂指令通过微程序进行译码控制的译码控制方案能充分发掘组合电路译码速度快和微程序译码结构简单的优点，有效地提高了微处理器的性能。指令译码控制系统包括了简单指令直接译码控制单元和复杂指令微程序译码控制单元两大部分，直接译码单元通过模块化设计实现了指令分类译码，指令立即数分离、指令配对及相关性检查等功能；微程序译码控制单元的设计完成了所有复杂指令的译码控制功能，并对其微程序ROM和入口地址生成电路进行了设计优化。本文针对指令译码控制系统的功能结构特点，提出了相应的验证方案。建立了验证平台，对指令译码控制系统进行了不同层次的

3、验证。验证结果表明：整个系统在微处理器中正常工作。主题词：C1$C，指令译码，复杂指令，徽程序。徽码ROM第i页国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文AbstfactThemicroprocessorXadoptsCISCinstructionsset,whichhasvariedtypesandmanyvery-longorlength-changeableinstructionswhoseexecutionneedsmulti-period．IthasbeendesignedandverifiedintheNationalUniversit

4、yofDefenseTechnology,andwehasownmOllthemicroprocessorX．Howtocontrolthedecodingofallinstructlonswithhigh-speedandhigh-effectivenessisadifficultprobleminvolvedinthedesignofmicroprocessorbasedollCISC．Inthispaper,amethodtocontroltheinstructionsdecodingtodetachsimpleinstructionsfr

5、omcomplexinstructionsispresentedbasedontheresearchof血esystemofmicroprocessorX’instructionsandit’structure。andadecodingcontrollingsystemisdesignedandverified．Thedecodingofthesimpleinstructionsisrealizeddirectlyincombinationalcircuits．Thedecodingofthecomplexinstructionsisrealiz

6、edbythemicroprogram．Thedecodingmethodpresentedinthispaperhastheadvantagesofhighspeedofthecombinationalcircuitsandsimplicityofthemicroprogramstructure，andcanimprovethecapacityofmicroprocessorXeffectively．髓einstructiondecodingcon觚[[ingsystemisconsistedoftwoparts：thedirectdecodi

7、ngcontrollingunitforsimpleinstructionsandthemicroprogramdecodingcontrollingunitforcomplexinstructions．Thedirectdecodingcontrollingunitrealizesinstructiondecodingclassfiedly,detachmentofdirectdata,instructionmatchandcorrelationcheckbymeansofmodularizeddesign．Themicroprogramdec

8、odingcontrollingunitrealizesallfunctionsrelatedtodecodingcontrolling