一种兼容MCS51指令集的单片机内核的设计与验证

《一种兼容MCS51指令集的单片机内核的设计与验证》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、代号10701学号1111122838分类号TN4密级公开UDC编号题（中、英文）目一种兼容MCS-51指令集的单片机内核的设计与验证TheDesignandVerificationOfASingle-chipCoreCompatibleWithMCS-51InstructionSet作者姓名尤子威学校指导教师姓名职称马佩军副教授工程领域集成电路工程企业指导教师姓名职称方建平高工论文类型实用新型技术提交论文日期二〇一四年三月万方数据万方数据西安电子科技大学硕士学位论文一种兼容MCS-51指令集的单片机内核的设计与验证作者：尤子威导师：马佩军副教授学科：集成电路工

2、程中国·西安2014年1月万方数据万方数据TheDesignandVerificationOfASingle-chipCoreCompatibleWithMCS-51InstructionSetADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterinIntegratedCircuitEngineeringByYouZiweiXi’an,P.R.ChinaJanuary2014万方数据万方数据西安电子科技大学独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的

3、研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文（与学位论文相关）

4、工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期__万方数据万方数据摘要摘要本文重点设计了一款兼容MCS-51指令集系统的51内核，它包括微处理器和中断系统两部分。本设计在功能上可完成111条指令的逻辑功能以及22个中断源的中断仲裁。在微处理器设计方面，将CISC指令集系统微处理器设计技术与RISC系统微处理器架构设计技术相融合，提出了一

5、种多周期指令和流水线技术相结合的方法，并设计了一款流水线实现的CISC指令集架构的微处理器。本设计分为三级流水线，包括取指级、译码级和执行级，取指级和译码级完成将指令码取出并对其译码的功能，执行级在一个时钟周期内完成取操作数、运算和写回三步操作，避免了数据冲突问题。运算单元的处理上采用了不恢复余数算法的除法器，提高计算速度。在中断系统的设计上，对22个中断源的中断仲裁采取分组并行、三级串行的仲裁电路。本文还搭建了针对内核的验证平台，对51指令集进行了功能验证，对流水线冲突等问题做了焦点验证，同时随机生成中断源对中断系统的进行了相应的功能验证。最后在SMIC0.1

6、3μm工艺下对设计进行了逻辑综合，其频率可达100MHz，2面积为18.5万μm。关键词：51内核流水线数据冲突功能验证单片机万方数据AbstractAbstractInthispaper,an8051-compatiblecoreispresented,includingamicrocontrollerandtheinterruptsystem,whichiscompatiblewithMCS-51instructionset.Thedesignsupportsthefunctionof111instructionsandthedistinctionof22i

7、nterruptsources.InthedesignofthemicrocontrollerwithCISCinstructionset,apipelinedarchitectureisproposedwhichcombinestheCISCarchitecturetechnologywiththeRISCtechnology.TheCISCarchitectureispresentedbasedonthecombinationofmulti-cycleinstructiontechnologywithpipelinetechnology.Themicroco

8、ntrollerissu