精簡指令集微處理器流水線架構(gòu)模型的設計.pdf

1、隨著半導體和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對嵌入式專用集成電路(ASIC)的要求日益提高。不僅要求芯片有很強的數(shù)據(jù)處理能力，而且還要滿足實時響應、功耗小、故障率低等苛刻條件。目前中國的半導體制造業(yè)的蓬勃發(fā)展給予中國芯片設計公司采用世界上最先進嵌入式系統(tǒng)技術(shù)——片上系統(tǒng)(SOC)一個機會。在任何片上系統(tǒng)模型中，微處理器都是其核心部分，本論文就是提出了一種可以商用化通用微處理器數(shù)據(jù)通道設計模型?！　⊥ㄟ^對比和參照國內(nèi)外先進的微處理器設計理念和商

2、業(yè)方案，決定設計采取精簡指令集計算機(RISC)微處理器的設計，因為它滿足嵌入式系統(tǒng)對微處理器的基本要求。在指令集方面選取了兼容MIPS指令集的方法，這樣不僅微處理器的結(jié)構(gòu)更容易被理解，也減輕了自主編寫操作系統(tǒng)的壓力。論文設計中采用了五級流水線結(jié)構(gòu)，分別為取指令、指令譯碼、指令執(zhí)行、存儲器訪問和寄存器寫回。論文中還設計了部分控制電路來解決由于采用指令并行結(jié)構(gòu)而帶來的流水線沖突問題——結(jié)構(gòu)災害、數(shù)據(jù)災害和控制災害。通過在芯片性能、成本和功