本文關(guān)鍵詞：RISC處理器整數(shù)運算和控制單元的研究與設(shè)計　出處：《華北電力大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著信息技術(shù)的發(fā)展,作為嵌入式系統(tǒng)的核心,微處理器以其靈活,功能強大等優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用在信息技術(shù)的各個領(lǐng)域。無論是家電產(chǎn)品多媒體和數(shù)字信號處理領(lǐng)域,還是衛(wèi)星發(fā)射導(dǎo)彈制導(dǎo)都離不開微處理器。其中RISC(精簡指令集計算機)因為產(chǎn)生的機器碼更有效、更密集,使得編碼器很容易實現(xiàn)其密度接近于機器能力的代碼,其性能價格比超過了傳統(tǒng)的CISC,速度也比CISC快,且硬件結(jié)構(gòu)功能分布清楚,工藝技術(shù)先進等優(yōu)點,越來越受到人們的重視和使用。論文在對嵌入式微處理器通用結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上,參考SPARC V8指令系統(tǒng),實現(xiàn)了微處理器整數(shù)運算和控制單元的設(shè)計。 本課題的內(nèi)容是設(shè)計RISC處理器的整數(shù)運算和控制單元。該單元是微處理器的主要組成部分,其主要作用是執(zhí)行所有的整數(shù)運算指令和控制指令。整數(shù)運算能力是CPU中重要的性能指標(biāo)。整數(shù)運算和控制單元的設(shè)計研究對高性能的處理器設(shè)計有著重要的意義。本單元兼容SPARC V8標(biāo)準的指令級；采用5級指令流水線實現(xiàn)；支持8個寄存器窗口；可配置的乘法器；基2的不恢復(fù)除法器；支持與IU串行的浮點處理器單元和協(xié)處理器等； 本文詳細闡述了整數(shù)控制單元五級指令流水的實現(xiàn)方式,同時對整數(shù)運算單元中加法器,乘法器,除法器和整數(shù)控制部件的設(shè)計分別做了詳盡的闡述。作者使用VHDL語言對整數(shù)控制與運算單元進行RTL描述,在完成設(shè)計的功能仿真后,還對設(shè)計中的乘法器,除法器和控制部件在XILINX公司的Virtex-5系列芯片進行了FPGA驗證,整數(shù)運算和控制單元頻率達到184MHz,驗證結(jié)果表明我們所設(shè)計的模塊功能和性能都符合預(yù)期。
[Abstract]:With the development of information technology, as the core of the embedded system, the microprocessor with its powerful and flexible, and other advantages, has been widely used in various fields of information technology. Both the field of multimedia and digital signal processing appliances, or satellite launch missile guidance all cannot do without the microprocessor. The RISC (reduced instruction set computer) because the machine code is more effective, more intensive, the encoder is easy to implement the density close to the machine capacity of the code, the performance price ratio than the traditional CISC, the speed is faster than CISC, and the hardware structure and function clear, advanced technology and other advantages, more and more people's attention and use in the paper. On the basis of the general structure of embedded microprocessor, SPARC V8 instruction system, realizes the design of microprocessor integer arithmetic and control unit.
The content of this paper is the integer arithmetic and control unit design of RISC processor. The unit is mainly composed of a microprocessor, its main function is to execute integer instructions and the control instructions. All integer arithmetic ability is an important performance index. CPU plays an important role in design of integer arithmetic and control unit processor the design of high performance. This unit is compatible with SPARC instruction level V8 standard; the 5 stage instruction pipeline implementation; support 8 register windows; configurable multiplier; base 2 does not restore divider; floating point processor unit and support IU serial and coprocessor etc.;
This paper describes the realization of the control unit five level integer pipelining, and the integer unit in the adder, multiplier, divider design and integer control parts respectively in detail. The author uses the VHDL language to describe the RTL integer control and operation unit, in complete function simulation design, but also to design the multiplier, Virtex-5 series chip in XILINX divider and control components of the FPGA verification, integer arithmetic and control unit frequency reaches 184MHz, the verification results show that the module we designed can work and performance are consistent with expectations.

【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP332

【參考文獻】

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3 金美華;宋萬杰;吳順君;;FPGA中浮點乘法器的實現(xiàn)[J];火控雷達技術(shù);2008年01期

4 夏宏,吳克河,李占才;浮點加法器電路設(shè)計算法的研究[J];計算機工程與應(yīng)用;2001年13期

5 邵磊;李昆;張樹丹;于宗光;徐睿;;基于改進4-2壓縮結(jié)構(gòu)的32位浮點乘法器設(shè)計[J];微計算機信息;2007年09期

6 葛亮,唐志敏;一種支持無符號數(shù)的流水線乘法器[J];微電子學(xué)與計算機;2002年10期

7 王曉莉;黃偉;王典洪;;高速流水線浮點加法器的FPGA實現(xiàn)[J];電子元器件應(yīng)用;2009年04期

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本文編號：1386337