增强型8位mcu ip软核的设计

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1、镕‰——单位代码—塑堑!学号哩塑坚望!!!彗7仑．亿工学大警HefeiUniversityofTechnology硕士学位论文MASTERDISSERTATIoN③论文题目：增强型8位MCUIP软核的设计学位类别学历硕士学科专业：工程领域)堂皇±堂量回堡皇±堂作看姓名：!鲨导师姓名：型重宣型塾堡完成时间2007年1月增强型8位gCUIP软核的设计摘要集成电路进入SoC(SystemonaChip)设计阶段以后，基于IP(IntellectualProperty，知识产权)核的SoC设计方法已经成为目前SoC设计方法中主流的设计方法之一．我国集成电路设计起步较晚，设计

2、水平、设计能力与国外有一定差距，设计并开发具有自主知识产权的IP核，对我国的Ic(IntegratedCircuit)产业具有重要的意义。作为一种嵌入式微控制器，MCU(MicroControllerUnit)在通信、消费电子、计算机、医疗、仪器仪表等领域得到了广泛的应用，渗透到人类生活和国民经济的各个方面．在这些嵌入式应用系统中，基于51指令系统的g位CISC(ComplexInstructionSetComputer)MCU由于其低成本、高效能而始终占据着相当重要的位置．但是，随着其应用领域的扩展，对其性能的要求也越来越高。基于这点，本论文研究并设计了一款与标准

3、805l兼容的8位CISCMCUIP核。在系统架构层面，论文剖析了标准8051性能无法提高的瓶颈所在，并在新设计的gCUIP软核中进行了改进：将机器周期数从标准MCS．51中的12个调整到4个；对系统中不同功能模块采用独立总线方式访问；采用指令预取方式进行指令读取。从而在系统层面提高其整体的性能．在算法级层面，针对MCUIP软核的关键模块进行了优化设计，在ALU(AlgrithmLogicUnit)设计中，针对加减运算，使用了超前进位算法的扩展算法：针对乘除运算，采用了优化的移位相加算法；在控制器模块设计中，分析两种实现控制器模块的算法——硬布线法和微程序法的优缺点

4、，提出了将两种算法结合的算法，以此提高控制器模块的性能。从而在实现层面提高其性能。本论文所设计的MCUIP软核经过了完备的功能验证，通过了FPGA(FieldProgrammableGateArray)硬件验证。关键词：SoC、IP、CISCMCU、系统架构、指令集、FFGA验证TheDesignofEnhanced8-bitMCUIPCoreAbstraetDevelopmentanduseofIPco嘲hasbeenthemaindesignmethodforSoC(SystemonaChip)designsincetheICdesigncntel3intoSo

5、Cdesignera．However,ICdesigninChinadevelopslatterthansomeothercounlries,itissignificantforl玛todesignthe11'C01"eSwhichbelongtolJs．MCU(MicroControllerUnit)IPcore髂anembeddedmicrocontrollerunit．haswidelybeenusedinthefieldsofcommunication，electronicproductsfordailylife，computer,medicine，inst

6、ruments，andSOon．Intheseapplication-embeddedsystems，MCUbasedon51instructionsystemholdsontheimportantplace，becauseofitslowpriceandhighperformance．Todayitneedtohavehigherperformancetoadapttheexpandingoftheapplicationdomain．Baseonthispoint，thisthesisresearchsanddesignsn8-bitCISCMCUIPcore，w

7、hichiScompatiblewithstandard8051．Insystemarchitecture，analyzesthebottle-neckwhystandard805l’sperformanceCan’tenhance，andimprovestheseinthedesignofthenewMCUIP：adjustthemachinecyclefrom12to4；useindependentbustoaccessdifferentfunctionmodel；usepre-fetchinginstructionmethod．Inarithmetic．o