集成電路技術進入深亞微米以后，器件尺寸不斷縮小。隨著芯片特征尺寸的不斷縮小、電路規(guī)模的不斷增加及時鐘工作頻率的提高，同步電路開始面臨時鐘偏移、功耗過大及電磁兼容性等問題。異步電路使用本地握手通信代替了同步電路中的全局時鐘，從根本上解決了同步電路面臨的問題。異步處理器作為異步電路設計的一個重要分支，正在得到深入研究。本文主要工作是研究異步電路設計技術，完成基于Null Convention Logic（NCL）邏輯的四相雙軌微處理器的設計。論文討論了異步電路的基本理論、實現(xiàn)方式和基于NCL邏輯的異步電路設計方法，分析并比較了國內(nèi)外較典型的異步微處理器體系結(jié)構(gòu)，參考8位同步MCU的功能模塊設計部分，設計了異步微處理器的系統(tǒng)架構(gòu)。根據(jù)NCL邏輯異步設計流程，完成了程序計數(shù)器、通用寄存器、堆棧指針、程序存儲器、算術邏輯單元和微程序控制器等MCU關鍵功能模塊的設計并驗證其正確性。論文設計的異步MCU是基于SMIC0.18μmCMOS工藝的庫的全定制設計。根據(jù)該異步MCU應用于Zigbee無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸及傳輸中的錯誤糾碼，設計了相應的27條指令。指令的譯碼執(zhí)行采用微指令控制。論文工作對于高抗電... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 論文研究背景
        1.1.1 異步電路的發(fā)展
        1.1.2 異步電路的優(yōu)勢和存在的問題
    1.2 國內(nèi)外異步電路處理器發(fā)展
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要工作和安排
第二章 異步電路設計基礎
    2.1 握手協(xié)議
        2.1.1 信號傳輸協(xié)議
        2.1.2 數(shù)據(jù)編碼協(xié)議
    2.2 異步電路延時模型
    2.3 NCL電路介紹和實現(xiàn)方法
        2.3.1 NCL電路介紹
        2.3.2 NCL閾值門
        2.3.3 NCL電路實現(xiàn)方法及NCL電路實例
    2.4 本章小結(jié)
第三章 異步微處理器的體系結(jié)構(gòu)
    3.1 處理器體系結(jié)構(gòu)分析
    3.2 典型異步處理器體系結(jié)構(gòu)
        3.2.1 FAM-全異步微處器
        3.2.2 非同步精簡指令集處理器
        3.2.3 自定時精簡指令集微處理器
        3.2.4 Amulet1異步微處理器
        3.2.5 典型異步處理器體系結(jié)構(gòu)比較
    3.3 異步MCU的體系結(jié)構(gòu)和指令集設計
        3.3.1 異步MCU體系結(jié)構(gòu)
        3.3.2 異步MCU指令集設計
    3.4 本章小結(jié)
第四章 異步MCU功能模塊設計和實現(xiàn)
    4.1 異步MCU設計流程
    4.2 異步MCU功能模塊設計
        4.2.1 程序計數(shù)器PC
        4.2.2 通用寄存器Rn
        4.2.3 堆棧指針SP
        4.2.4 程序存儲器ROM
        4.2.5 算術邏輯單元ALU設計
        4.2.6 微程序控制器
    4.3 本章小結(jié)
第五章 異步MCU功能模塊驗證
    5.1 驗證流程
    5.2 仿真驗證結(jié)果
        5.2.1 NCL邏輯門仿真驗證
        5.2.2 異步MCU各功能模塊的仿真驗證
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論和展望
致謝
參考文獻
科研情況



本文編號：3292222