32位RISC處理器研究及實現(xiàn).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。 ARM系列32位RISC處理器是目前公認(rèn)的業(yè)界領(lǐng)先的嵌入式RISC處理器,本文的目的就是在充分研究ARM體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,參照ARM公司提供的數(shù)據(jù)手冊,設(shè)計一款32位RISC處理器——ACORE。文中首先介紹了ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)及

2、其支持的指令集,ACORE和ARM7TDMI擁有一樣的數(shù)據(jù)類型、處理器模式和工作狀態(tài)；包含31個通用寄存器和6個狀態(tài)寄存器；同時支持除協(xié)處理器指令外的ARM和Thumb指令集(V4版本)。其次詳細介紹了ACORE數(shù)據(jù)通路設(shè)計,主要包含數(shù)據(jù)輸入輸出電路、桶形移位器、ALU設(shè)計、乘法器和寄存器堆設(shè)計；再次文中具體闡述了ACORE控制電路設(shè)計,主要包含兩相非交疊時鐘方案、Thumb指令解壓縮、三級流水線設(shè)計、指令譯碼、PSR狀態(tài)寄存器設(shè)計、主

3、狀態(tài)機設(shè)計和異常處理。最后文中給出了測試結(jié)果。 32位RISC處理器的設(shè)計分為數(shù)據(jù)通路設(shè)計和控制邏輯電路設(shè)計,文中數(shù)據(jù)通路設(shè)計采用全定制設(shè)計方法,控制邏輯電路采用Verilog硬件描述語言綜合方式實現(xiàn)。設(shè)計用DC(Design Compiler)進行綜合、Astro進行布局布線,建立VCS、Nanosim的聯(lián)合仿真平臺對其進行前端原理圖仿真和后端版圖仿真。 采用SMIC 0.18um Logic 1P5M 1.8V/3.