pentium指令集微操作设计

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1、西北工业大学硕士学位论文Pentium指令集微操作设计姓名：郭鹏申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：张盛兵20060301西北工业大学硕上学位论文摘要Pentium指令集兼容80485，是典型的CISC指令集，指令功能复杂，寻址方式多样，指令长度不固定，其指令微操作设计主要就是微指令和微程序的设计。优化的译码器设计和微程序设计能加快指令译码速度，减少硬件实现代价，并提高指令流水效率，从而更有效地提升处理器性能。本论文来源于西北工业大学航空微电子中心所承担的国家“十五”预研项目(项目编号41308010307)，

2、完成了“龙腾(22”微处理器的设计。“龙腾C2”处理器的指令系统与80486DX4兼容，丽微体系结构采用全自主正向设计。作者负责完成了32位CISC处理器“龙腾C2”中的指令译码器的设计以及指令微操作的分析、设计和验证，同时在此基础上对Pentium指令集的微操作设计进行了探讨。“龙腾C2”设计采用0．18pmCMOS工艺，设计频率133MHz，平均功耗小于2W(133MHz)，预计将在2006年8月流片。论文的研究工作包括：·分析了804860X4微处理器的结构，参与完成了“龙腾C2"处理器微体系结构的设计。·对486以

3、及Pentium指令集，从指令类型、指令格式、数据类型、寻址方式等几个方面作了详细分析，并总结了486指令系统的指令长度、指令的使用频率、指令的编码特点。·完成了“龙腾c2”处理器译码器的设计，从指令长度译码、微指令发射等多个方面进行了优化，实现了所有指令单拍译码，便于指令单周期流水执行。·总结了指令集的微操作设计方法以及设计策略，确定了“龙腾C2”的微指令格式，并通过提取公共微指令序列来减少微程序ROM面积。在此基础上，进一步分析了Penfium指令集，并讨论了其微操作设计。·结合整个项目的验证计划，使用代码检查、时序验

4、证、覆盖率检查、功能点验证和联合验证的方式对“龙腾C2”处理器的译码器单元进行了充分的验证。通过本论文的研究，顺利完成并优化了“龙腾C2”微处理器的译码器设计，总结了CISC指令集微操作开发策略，为设计更高版本的嵌入式微处理器积累了～定经验。关键词：CISC，指令集，指令译码器，微操作，微指令堕!!三些查兰婴圭堂垡堡苎竺!!堡璺AbstractPentiuminstmctionsetiscompatiblewithIntel486．itisclassicCISCinstructionsetandjScompMxinfunc

5、tionandvariableinlength。Soresearchonhowtodesignasuitabledecodercanspeeduptheinstructiondecoding,enhancetheefficiencyoftheinstructionpipetine，andconsequentlyimprovetheperformanceofmicroprocessoreffectively．1wasworkingonthe“NatioualAdvancedResearchProject”．duringwhi

6、chIfinishedthedesignandverificationoftheinstructiondecoderandmicro-operationiIl“LongtiumC2”一a32bitCISCmicroprocessor．“LongtiumC2”．Inaddition，thedesignofPentiuminstructionsethasbeendiscussediUthisthesis．“LongtiumC2”iscompatiblewithIntel486DX4ininstructionset．design

7、using0．18urnASIClibrary,designworkingfrequencyis133MHZ，averagepowerconsumptionis2．0W(133MHz)，Theresearchworkofthispap目mainlyincludes：‘Deeplyanalyzedtheinstructiontype·instructionformaldatatype，addressing-formofPentiuminstructionsetand80486instrucliOilset．。Designed

8、andimprovedOilthedecoderunitofLongtiumC2，andgiventheverificationschemeofthedecoderunit，·SummarizedthemethodandstrategyofC1SCinstructionset’Smicro-operat