32位RISC嵌入式微處理器設計研究.pdf

1、本文的目的是設計-32位RISC的嵌入式微處理器(取名為MoonCore)。 在對嵌入式微處理器通用結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上，參考MIPS I指令系統(tǒng)，確定了微處理器微體系結(jié)構(gòu)。所設計微處理器采用5級流水線的結(jié)構(gòu)，即取指＆譯碼(IF＆ID)、讀寄存器堆(RF)、執(zhí)行(EXEC)、訪存(DMEM)和寫回(WB)。詳細介紹了各個流水級的主要部件的設計。流水線相關(guān)的問題直接影響微處理器的性能，本文介紹了流水線設計中的三種相關(guān)問題，分析了流水線

2、相關(guān)的各種解決辦法并闡述了本設計中解決三種相關(guān)問題的方法：采用指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分離的結(jié)構(gòu)，避免了結(jié)構(gòu)相關(guān)的產(chǎn)生；采用數(shù)據(jù)旁路的技術(shù)解決了數(shù)據(jù)相關(guān)；采用延遲槽技術(shù)，由編譯器負責向延遲槽填入指令，解決了控制相關(guān)。采用有限狀態(tài)機的方法設計出微處理器的控制器。 驗證是微處理器的設計過程中最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。所設計的微處理器片上集成了UART接口，能夠通過RS232接口和PC通訊，方便的完成驗證。本文還介紹了所設計微處理器的驗證，包