32位高代碼密度控制器的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，嵌入式處理器在人們生產(chǎn)生活中的應用越來越廣泛，具有高性能、低成本和低功耗特點的嵌入式處理器也由此被廣泛地應用于各個領(lǐng)域。CISC結(jié)構(gòu)指令代碼密度高，而RISC結(jié)構(gòu)指令執(zhí)行效率高，在現(xiàn)代控制器設(shè)計中，如何結(jié)合兩者的優(yōu)點，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的熱點之一。 本文設(shè)計與實現(xiàn)了基于RISC體系結(jié)構(gòu)的32位高代碼密度控制器。采用自頂向下的正向設(shè)計方法，通過對32位控制器組織結(jié)構(gòu)的分析，建立了系統(tǒng)架構(gòu)，進行了模塊劃分，采用Ver

2、ilog硬件描述語言實現(xiàn)了系統(tǒng)的RTL級設(shè)計。為實現(xiàn)高代碼密度和低功耗，本控制器支持16位/32位混合指令集，指令在存儲器中按半字對齊存放，執(zhí)行16位/32位時無需狀態(tài)切換；為減少程序響應時間，支持靜態(tài)預測轉(zhuǎn)移技術(shù)、中斷嵌套和Tail-Chaining機制；為實現(xiàn)高指令執(zhí)行效率，采用三級流水線結(jié)構(gòu)和哈佛體系結(jié)構(gòu)，且絕大多數(shù)指令都單周期執(zhí)行。本文重點闡述了三級流水線設(shè)計、數(shù)據(jù)通路設(shè)計和中央控制單元設(shè)計。并且針對流水線的三種冒險，提出了具體