高速八位RISC微控制器内核设计.pdfVIP

摘要 ／目前，微控制器(MCU)的应用广泛，其中又以八位微控制器的应用最为普 遍。髓着工业控制、仪器仪表、军工电子、信息电器和各种智能化设备中微控制 器应用的扩展与深化，以MCS．51为代表的传统八位微控制器显示出一定的局限 性，如频率低、处理效率不高、外部配置不灵活等寸本文针对系统芯片的嵌入式 应用，设计完成了～种高性能的新型八位微控制器内核，在很大程度上弥补了传 统八位微控制器的不足，特别适合系统级芯片的嵌入式应用。 本文对传统的．MCS-51系列单片徼控制器进行了较系统而细致的分析，找出了 制约其性能的关键因素。分析发现，在传统八位微控制器设计中，基于累加器的 ALU结构及CISC指令体系及系统构架是影响其整体性能的主要原因。厂针对于此， 结构、16位指令字长和8位数据字长，通过设计单周期指令、在内部设置多个快 速寄存器及采用硬布线逻辑代替微程序控制的方法，加快了微处理器的速度，提 高了指令的执行效率。＼ 考虑到微控制器内核的可移植性和可复用性，整个微控制器内核采用可综合 风格的VerilogHDL语言编写，并且进行了较完整的软件仿真验证和FPGA仿真验 证。L验证结果表明，该MCU的最高时钟频率和指令执行效率等指标均优于Ks一51 的五倍以上。、 7 、／ 关键词：RISC微控制器。指令软核 Abstract been in used fields，and Nowadays，Micro—Controllers(MCUs)havewidely many With and of themthe8-hitMCUhasthewidestuse the extending among development infieldsofindustrial M℃Us’applications control，electronic and of meters，information kindsintellective typical applicationsmany equipments，the 1 aslow 8七it MCS一5 somelimitations．such MCU emerges frequency representedby To of8-bitMCU