基于流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)的8位MCU設(shè)計(jì).pdf

1、隨著大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展,SOC(片上系統(tǒng))的設(shè)計(jì)方法也逐漸普及,這對(duì)嵌入式MCU的性能提出了更高的要求.80C51是一款非常經(jīng)典的8位MCU,至今仍得到廣泛的應(yīng)用,但它較低的指令速度大大限制了在高速控制中的應(yīng)用.流水線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法對(duì)提高系統(tǒng)工作速度是非常有效的.該文提出了一種基于流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)并且與80C51指令兼容的MCU.該文主要對(duì)如何在復(fù)雜指令集MCU中采用流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)作了研究,主要工作內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1)根據(jù)流水線(xiàn)工作方式的

2、基本原理,對(duì)51指令集進(jìn)行了分析,提出了3級(jí)流水線(xiàn)的方案:取指,譯碼和執(zhí)行.2)根據(jù)3級(jí)流水線(xiàn)對(duì)CMU結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分并提出實(shí)現(xiàn)方法.譯碼模塊采用了微程序的譯碼方式.指令的執(zhí)行過(guò)程實(shí)際上是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)通道的流動(dòng)過(guò)程,詳細(xì)探討了數(shù)據(jù)通道的建立和主要指令執(zhí)行過(guò)程中數(shù)據(jù)流動(dòng)的路徑.3)對(duì)ALU單元做了全新的設(shè)計(jì).和80C51有很大不同的是ALU中取消了兩個(gè)輸入暫存器以加快數(shù)據(jù)傳輸速度,ALU的輸入操作數(shù)直接從寄存器取出;ALU的輸出擴(kuò)展大16位以便