本文完成了對MIPS-CPU的指令集確定,流水線與架構設計,代碼編寫,并且在x86計算機上搭建了稱為gccmips_elf的仿真系統(tǒng),完成了對MIPS-CPU硬件系統(tǒng)的模擬仿真,最終完成FPGA芯片的下載與實現(xiàn)。 @@ 本文完成了包含34條指令的MIPS-CPU指令集的制定,完成了整個MIPS-CPU的架構設計與5級流水線級數(shù)的確定。制定了整個CPU的主控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖;根據(jù)MIPS-CPU的指令集的模式,完成了對不同模式下的指令的分析,給出了相應的取指,譯碼,產(chǎn)生新的程序存儲器尋址地址,執(zhí)行,數(shù)據(jù)存儲器與寄存器文件回寫的控制信號,完成取指令模塊,譯碼模塊,執(zhí)行模塊,數(shù)據(jù)回寫等模塊代碼的編寫,從而完成了流水線模塊的代碼設計。 @@ 重點分析了由于流水線設計而引入的競爭與冒險,分析了在不同流水線階段可能存在的競爭與冒險,對引起競爭與冒險的原因進行了確定,并通過增加一些電路邏輯來避免競爭與冒險的發(fā)生,完成了競爭與冒險檢測電路模塊以及數(shù)據(jù)回寫前饋電路模塊的代碼編寫,從而解決了競爭與冒險的問題,使設計的5級流水線得以暢順實現(xiàn)。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系統(tǒng)平臺的搭建,該仿真器用來對應用程序進行編譯,鏈接與執(zhí)行,生成相應匯編語言程序以及向量文件(16進制機器碼);并且同時產(chǎn)生相關的Modelsim仿真,及Quartus II下載驗證的文件。本設計利用該仿真系統(tǒng)來評估設計的MIPS-CPU的硬件系統(tǒng),模擬仿真結果證明本文設計的MIPS-CPU可以實現(xiàn)正常功能。本論文課題的研究成功對今后從事專用RISC-CPU設計的同行提供了有益的參考。 @@ 最終將設計的MIPS-CPU下載到ALTERA公司的FPGA-EP1C6Q240芯片,并且借助ALTERA公司提供的Quartus II軟件進行了編譯與驗證,對設計的MIPS-CPU的資源使用,關鍵路徑上的時序,布線情況進行了分析,最終完成各個指標的檢查,并且借助Quartus II軟件內(nèi)嵌的Signal Tap軟件進行軟硬件聯(lián)合調(diào)試,結果表明設計的MIPS-CPU功能正常,滿足約束,指標正確。 @@關鍵詞 MIPS;流水線;競爭與冒險;仿真器;FPGA
標簽:
MIPS_CPU
FPGA
上傳時間:
2013-07-31
上傳用戶:gjzeus