近年來,版權公開的MIPS體系結構的CPU越來越受歡迎。Cisco的路由器,IBM的網絡彩色打印機,HP的4000、5000、8000、9000系列激光打印機及掃描儀,Sony的Playstation和Playstation 2游戲機等等,都是應用了實現(xiàn)不同MIPS指令集的微處理器的產品。MIPS CPU中的算術邏輯單元ALU集成了各種算術運算和邏輯運算部件的功能,包括加、減、乘、除、邏輯運算、移位運算等。協(xié)處理器CP0是MIPS指令集和特權資源結構之間的接口,并且提供了CPU狀態(tài)和運行模式的完全控制。 本文在分析MIPS32指令集的基礎上,通過研究定點ALU的算法以及協(xié)處理器CP0的功能結構,最終用Verilog硬件描述語言成功設計實現(xiàn)了這兩個模塊的電路。除過功能仿真之外,還對設計進行了邏輯綜合以及對綜合后的網表進行了時序仿真。仿真結果表明,該設計完全符合預定的目標。 到目前為止,該設計已經被應用于某公司SOC項目的CPU核并且通過了FPGA驗證。由于項目的整體進度,我們打算在4月份進行流片。

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 自主研發(fā)基于MIPS的SOC的重要意義
    1.2 MIPS芯片中ALU和CP0 的發(fā)展概況
    1.3 論文的主要工作
第二章MIPS簡介
    2.1 MIPS的CPU體系架構
    2.2 MIPS的指令集
    2.3 小結
第三章 ALU的算法與架構研究
    3.1 計算指令實現(xiàn)的電路結構
        3.1.1 ALU模塊
        3.1.2 模塊接口
        3.1.3 模塊結構
    3.2 比較指令
    3.3 邏輯指令
        3.3.1 指令描述
        3.3.2 模塊接口
        3.3.3 模塊結構
    3.4 前導1/前導0 計算
    3.5 乘法指令
        3.5.1 指令描述
        3.5.2 模塊接口
        3.5.3 模塊結構
        3.5.4 符號調整
    3.6 除法指令
        3.6.1 模塊接口
        3.6.2 模塊結構
        3.6.3 算法流程
        3.6.4 除法器狀態(tài)圖
    3.7 小結
第四章 ALU的仿真及驗證
    4.1 功能仿真
    4.2 網表仿真
    4.3 小結
第五章 CP0 架構及其寄存器的定義
    5.1 CP0 架構
        5.1.1 縮略語
        5.1.2 CP0 頂層模塊描述
        5.1.3 CP0 內部模塊簡介
        5.1.4 REG控制模塊
            5.1.4.1 REG控制模塊與系統(tǒng)接口
            5.1.4.2 REG控制模塊與MMU接口
            5.1.4.3 REG控制模塊與CORE接口
            5.1.4.4 REG控制模塊與IRQ模塊接口
            5.1.4.5 REG控制模塊與TLB控制模塊接口
        5.1.5 IRQ模塊
            5.1.5.1 IRQ控制模塊與系統(tǒng)接口
            5.1.5.2 IRQ控制模塊與MMU接口
            5.1.5.3 IRQ控制模塊與CORE接口
            5.1.5.4 IRQ控制模塊與TLB控制模塊接口
        5.1.6 TLB控制模塊
            5.1.6.1 TLB控制模塊與系統(tǒng)接口
            5.1.6.2 TLB控制模塊與MMU接口
            5.1.6.3 TLB控制模塊與CORE接口
    5.2 CP0 的寄存器
    5.3 小結
第六章 CP0 的仿真和驗證
    6.1 功能仿真
    6.2 網表仿真
結論
致謝
參考文獻
研究成果



本文編號：3803563