A-CORE體系結(jié)構(gòu)分析——處理器數(shù)據(jù)通路設(shè)計.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展,嵌入式處理器在人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中的應(yīng)用越來越廣泛。設(shè)計出具有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的32位嵌入式處理器不僅對我國的戰(zhàn)略安全具有顯著意義,同時也有利于打破國外壟斷,帶來豐厚的市場效益。 本文以APM7TDMI為研究對象,該處理器采用三級流水線：取指、譯碼、執(zhí)行。支持7種處理器模式：用戶、FIO、IRQ、管理、中止、未定義、系統(tǒng)。處理器同時支持16位Thumb指令集,在指令流水線中使用動態(tài)解壓縮硬件將16位Thumb指

2、令轉(zhuǎn)換為32位指令。ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)支持通過增加協(xié)處理器來擴展指令集。本文詳細(xì)闡述了32位RISC嵌入式處理器的結(jié)構(gòu)。時鐘通過雙相非交疊時鐘上升沿控制指令流水線的操作。其中控制邏輯部分采用硬布線控制器進(jìn)行指令譯碼,分別通過兩個PLA進(jìn)行譯碼。數(shù)據(jù)通路部分采用全定制版圖設(shè)計。本文設(shè)計了采用基于2位Booth算法32×32乘法器結(jié)構(gòu),開始四個周期每個周期計算32×8乘法,下面兩個周期分別計算低32位和高32位加法。本文的設(shè)計加法器單

3、元采用進(jìn)位選擇加法器,同時計算進(jìn)位為1和為0的結(jié)果,加法器Hspice仿真的最大延遲為1.51ns。移位器采用桶型移位器,支持邏輯左移、邏輯右移、算術(shù)左移、算術(shù)右移、循環(huán)右移、擴展1位循環(huán)右移六種移位方式。 采用SMIC 0.18μM Logic 1P5M 1.8V/3.3V工藝設(shè)計版圖,面積為：0.96mm2。通過VCS調(diào)用Nanosim混合仿真處理器綜合測試程序Dhystone,最壞工作頻率為：80MHz。功耗為13.9mW