本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的可重構(gòu)控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 模型機(jī) FPGA 微程序 組合邏輯 控制器 指令系統(tǒng) 可重構(gòu)

【摘要】：模型機(jī)設(shè)計(jì)是CPU設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),其根據(jù)控制器的不同,分為微程序控制的模型機(jī)和組合邏輯控制的模型機(jī),現(xiàn)將FPGA技術(shù)應(yīng)用到這兩種模型機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中,再利用FPGA技術(shù)所具有的可重構(gòu)性,實(shí)現(xiàn)基于FPGA的可重構(gòu)控制系統(tǒng)的研究。利用FPGA技術(shù),使得我們可以通過軟件編程的方式對(duì)模型機(jī)的各功能部件進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)完成的模型機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)模型機(jī)的整機(jī)及運(yùn)算器、存儲(chǔ)器等各模塊的分析與驗(yàn)證,而且由于FPGA的可重復(fù)編程性,使得模型機(jī)的靈活性及創(chuàng)新性得以提高。微程序控制的模型機(jī)和組合邏輯控制的模型機(jī)均采用8位單總線結(jié)構(gòu);運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、停機(jī)電路等采用相同的設(shè)計(jì);對(duì)于指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)借鑒了精簡指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,由于微程序控制的模型機(jī)主要用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算類程序,組合邏輯控制的模型機(jī)主要用于實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)類程序,所以兩種模型機(jī)的指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同;其時(shí)序電路及控制器的設(shè)計(jì)根據(jù)需求也不相同,但兩種模型機(jī)的整體設(shè)計(jì)均采用原理圖和VHDL編程語言混合輸入而成。設(shè)計(jì)完成的各功能模塊及模型機(jī)整機(jī)在裝有FPGA芯片的開發(fā)板DE2上一一實(shí)現(xiàn)。微程序控制的模型機(jī)和組合邏輯控制的模型機(jī)兩者在功能實(shí)現(xiàn)上各有優(yōu)勢:組合邏輯控制的模型機(jī)執(zhí)行速度較快,而微程序控制的模型機(jī)較為穩(wěn)定。正因?yàn)榇?我們將算術(shù)運(yùn)算類程序應(yīng)用到微程序控制的模型機(jī)當(dāng)中,將跳轉(zhuǎn)類程序應(yīng)用到組合邏輯控制的模型機(jī)當(dāng)中。采用FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)的模型機(jī)有效地增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性,提高了整機(jī)的性能。
【關(guān)鍵詞】：模型機(jī) FPGA 微程序 組合邏輯 控制器 指令系統(tǒng) 可重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP332;TN791
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究目的及意義9
• 1.2 模型機(jī)及可重構(gòu)構(gòu)研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 論文的主要工作及安排10-13
• 第二章 實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹13-15
• 2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹13-14
• 2.1.1 FPGA的設(shè)計(jì)流程13-14
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹14
• 2.2 本章小結(jié)14-15
• 第三章 可重構(gòu)控制系統(tǒng)中指令集的設(shè)計(jì)15-19
• 3.1 微程序方式的指令集設(shè)計(jì)15-16
• 3.2 組合邏輯方式的指令集設(shè)計(jì)16-17
• 3.3 指令類型17
• 3.4 本章小結(jié)17-19
• 第四章 可重構(gòu)控制系統(tǒng)中微程序控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)19-33
• 4.1 可重構(gòu)系統(tǒng)中微程序節(jié)拍電路的設(shè)計(jì)19-20
• 4.2 可重構(gòu)系統(tǒng)中的微程序設(shè)計(jì)技術(shù)20-23
• 4.2.1 微指令格式20-21
• 4.2.2 微程序操作流程21-23
• 4.2.3 微程序入.地址的產(chǎn)生23
• 4.3 可重構(gòu)系統(tǒng)中微程序控制器的設(shè)計(jì)及仿真23-32
• 4.3.1 微程序譯碼電路的設(shè)計(jì)與仿真24-26
• 4.3.2 微程序控制存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)與仿真26-29
• 4.3.3 微程序控制器的設(shè)計(jì)與仿真29-32
• 4.4 本章小結(jié)32-33
• 第五章 可重構(gòu)控制系統(tǒng)中組合邏輯控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-49
• 5.1 可重構(gòu)系統(tǒng)中組合邏輯節(jié)拍電路的設(shè)計(jì)33
• 5.2 可重構(gòu)系統(tǒng)中組合邏輯控制器總體設(shè)計(jì)33-34
• 5.3 可重構(gòu)系統(tǒng)中組合邏輯指令譯碼器設(shè)計(jì)34-37
• 5.3.1 指令譯碼器的整體設(shè)計(jì)思路34-35
• 5.3.2 指令集分析35-36
• 5.3.3 指令譯碼電路的設(shè)計(jì)與仿真36-37
• 5.4 可重構(gòu)系統(tǒng)中控制邏輯電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)37-44
• 5.4.1 控制信號(hào)的產(chǎn)生38-40
• 5.4.2 控制信號(hào)邏輯表達(dá)式40-42
• 5.4.3 控制邏輯電路的設(shè)計(jì)與仿真42-44
• 5.5 可重構(gòu)系統(tǒng)中組合邏輯控制器的設(shè)計(jì)與仿真44-48
• 5.5.1 組合邏輯控制器的設(shè)計(jì)44-45
• 5.5.2 組合邏輯控制器的仿真45-48
• 5.6 本章小結(jié)48-49
• 第六章 可重構(gòu)控制系統(tǒng)中模型機(jī)的選用及整體搭建49-59
• 6.1 可重構(gòu)控制系統(tǒng)中模型機(jī)的選用49-50
• 6.2 可重構(gòu)控制系統(tǒng)中微程序控制方式的整機(jī)搭建與調(diào)試50-54
• 6.2.1 外圍接.配置50-52
• 6.2.2 仿真與驗(yàn)證52-54
• 6.3 可重構(gòu)控制系統(tǒng)中組合邏輯控制方式的整機(jī)搭建與調(diào)試54-56
• 6.3.1 外圍接.配置54-55
• 6.3.2 仿真與驗(yàn)證55-56
• 6.4 模型機(jī)操作流程及兩種模型機(jī)的比較56-58
• 6.4.1 兩種模型機(jī)操作流程56-57
• 6.4.2 兩種模型機(jī)比較57-58
• 6.5 本章小結(jié)58-59
• 第七章 總結(jié)與展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 附錄A63-65
• 附錄B65-66
• 附錄C66-67
• 附錄D67-68
• 附錄E68-69
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果69-71
• 致謝71-72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王冬;;基于RISC處理器模型機(jī)的設(shè)計(jì)[J];中國水運(yùn)(下半月);2009年02期

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本文編號(hào)：562884