發(fā)布時(shí)間：2021-03-29 12:53

　　在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的研究中,基于FPGA的高度定制化的系統(tǒng)是一種很有特色的研究的基礎(chǔ)平臺(tái)。這種高度定制化的CPU、I/O以及系統(tǒng)的解決方案為我們的研究提供了很多的便利。然而基于FPGA的系統(tǒng)在開發(fā)時(shí)效性、靈活性和易用性有它自己的局限性,與其配套的模擬器仍然是一個(gè)必不可少的工具。這樣的模擬器需要對原先系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)功能上完全的模擬,包括CPU、總線、I/O外設(shè)等,使得開發(fā)者可以無縫在這兩者中使用和切換。而在具備這些特性的同時(shí),模擬器也擁有人性化的UI、簡單方便的調(diào)試功能,使得用戶不需要FPGA硬件就可以在類似的軟件上實(shí)現(xiàn)開發(fā)。本文目前所完成的工作有：1.一個(gè)完整的CPU模擬,從功能上模擬了硬件CPU的所有指令,協(xié)處理器0,中斷異常以及內(nèi)存管理單元。同時(shí)對CPU進(jìn)行了性能上的優(yōu)化,使其具有較高的運(yùn)行效率。最后為CPU提供了硬件所不具有的方便的底層調(diào)試功能。2.完整的總線和外設(shè)模擬,包括可擴(kuò)展的總線設(shè)備接口以及FPGA開發(fā)板上常見的外設(shè)。可以保證用戶在使用模擬器和使用基于FPGA的硬件系統(tǒng)沒有太大的區(qū)別。3.提供了人性化的UI,開發(fā)完成了內(nèi)存寄存器查看修改、斷點(diǎn)調(diào)試、中斷控制等功能,使得用戶的使... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)
        1.1.2 FPGA的局限性
        1.1.3 模擬器
    1.2 系統(tǒng)簡介
    1.3 本文組織結(jié)構(gòu)
    1.4 本章小結(jié)
第2章 系統(tǒng)原理
    2.1 指令集架構(gòu)
        2.1.1 寄存器
        2.1.2 指令格式
    2.2 協(xié)處理器
        2.2.1 CP0寄存器
        2.2.2 中斷
        2.2.3 內(nèi)存管理單元架構(gòu)解析
    2.3 外設(shè)接口
    2.4 模擬方案
        2.4.1 語言選擇
        2.4.2 模擬策略
    2.5 本章小結(jié)
第3章 CPU內(nèi)核模擬
    3.1 CPU整體架構(gòu)
    3.2 指令模擬
        3.2.1 單條指令模擬
        3.2.2 指令流程控制
    3.3 CPO模擬
        3.3.1 CPO寄存器
        3.3.2 中斷模擬
        3.3.3 MMU模擬
    3.4 CPU整體性能優(yōu)化
        3.4.1 TLB優(yōu)化
        3.4.2 權(quán)限以及有效性判斷加速
    3.5 Debug功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        3.5.1 CPU狀態(tài)
        3.5.2 斷點(diǎn)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 總線以及I/O模擬
    4.1 總線以及I/O架構(gòu)總覽
    4.2 內(nèi)存模擬以及設(shè)備接口設(shè)計(jì)
    4.3 外設(shè)模擬
        4.3.1 鍵盤模擬
        4.3.2 VGA模擬
        4.3.3 板級IO模擬
        4.3.4 SPI以及SD卡模擬
    4.4 本章小結(jié)
第5章 UI設(shè)計(jì)及系統(tǒng)展示
    5.1 UI設(shè)計(jì)總覽
    5.2 系統(tǒng)展示
        5.2.1 主界面
        5.2.2 基本功能
        5.2.3 數(shù)據(jù)查看和修改
        5.2.4 調(diào)試
        5.2.5 樣例示范
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)目前工作
        6.1.1 CPU
        6.1.2 外設(shè)
        6.1.3 DEBUG
        6.1.4 整體運(yùn)行情況
    6.2 展望未來
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3107582