| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-15页 |
| 1.1 选题背景与意义 | 第11-12页 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 | 第12-15页 |
| 1.2.1 国外微处理器的研究现状和发展趋势 | 第12-14页 |
| 1.2.2 国内微处理器的研究现状和发展趋势 | 第14-15页 |
| 第二章 微处理器和设计工具简介 | 第15-21页 |
| 2.1 微处理器简介 | 第15-17页 |
| 2.1.1 微处理器的作用和功能 | 第15页 |
| 2.1.2 微处理器结构和运行原理 | 第15-16页 |
| 2.1.3 微处理器的IP核简介 | 第16-17页 |
| 2.2 设计工具简介 | 第17-21页 |
| 2.2.1 Verilog HDL简介 | 第17-18页 |
| 2.2.2 Modelsim简介 | 第18-19页 |
| 2.2.3 Synopsys的Design Compiler简介 | 第19-21页 |
| 第三章 微处理器指令和硬件设计 | 第21-35页 |
| 3.1 指令简介 | 第21-22页 |
| 3.2 指令集的类型和发展 | 第22页 |
| 3.2.1 早期的指令集：CISC时代 | 第22页 |
| 3.2.2 效率提高的RISC时代 | 第22页 |
| 3.3 指令集系统结构 | 第22-27页 |
| 3.3.1 操作数类型 | 第23页 |
| 3.3.2 指令的格式 | 第23-24页 |
| 3.3.3 本课题的指令 | 第24-26页 |
| 3.3.4 全体指令和其格式分配 | 第26-27页 |
| 3.4 指令的硬件设计 | 第27-35页 |
| 3.4.1 第一类指令实现的硬件设计 | 第27-28页 |
| 3.4.2 第二类指令实现的硬件设计 | 第28-29页 |
| 3.4.3 第三类指令实现的硬件设计 | 第29-30页 |
| 3.4.4 第四类指令实现的硬件设计 | 第30-31页 |
| 3.4.5 第五类指令实现的硬件设计 | 第31-32页 |
| 3.4.6 第六类指令实现的硬件设计 | 第32-35页 |
| 第四章 微处理器的总体设计 | 第35-77页 |
| 4.1 流水线CPU的介绍 | 第35-36页 |
| 4.2 流水线CPU的指令实现 | 第36-38页 |
| 4.3 流水线CPU的硬件实现 | 第38-62页 |
| 4.3.1 取指令IF级的电路设计 | 第38-46页 |
| 4.3.1.1 程序计数器设计 | 第38-40页 |
| 4.3.1.2 32位的先行进位加法器的设计 | 第40-44页 |
| 4.3.1.3 Instruction Fetch级的内部其他电路的设计 | 第44-46页 |
| 4.3.2 指令译码ID级的电路设计 | 第46-53页 |
| 4.3.2.1 指令寄存器的设计 | 第46-47页 |
| 4.3.2.2 寄存器堆的设计 | 第47-49页 |
| 4.3.2.3 控制单元的设计 | 第49-53页 |
| 4.3.3 指令执行EXE级的电路设计 | 第53-58页 |
| 4.3.3.1 三十二位移位器的设计 | 第54-56页 |
| 4.3.3.2 32位的先行进位加减法器的设计 | 第56-57页 |
| 4.3.3.3 ALU的总体设计 | 第57-58页 |
| 4.3.4 存储器访问MEM级的电路设计 | 第58-60页 |
| 4.3.4.1 寄存器组EMR的设计 | 第59-60页 |
| 4.3.5 结果写回WB级的电路设计 | 第60-62页 |
| 4.4 流水线处理器的改进 | 第62-77页 |
| 4.4.1 本设计流水线处理器的不足 | 第62-63页 |
| 4.4.2 结构相关的处理 | 第63-65页 |
| 4.4.2.1 结构相关的介绍 | 第63-64页 |
| 4.4.2.2 结构相关的对策 | 第64-65页 |
| 4.4.3 数据相关的处理 | 第65-73页 |
| 4.4.3.1 数据相关的过程分析 | 第65页 |
| 4.4.3.2 使用内部前推技术改进CPU | 第65-69页 |
| 4.4.3.3 使用暂停流水线和内部前推技术改进CPU | 第69-73页 |
| 4.4.4 控制相关的处理 | 第73-77页 |
| 4.4.4.1 控制相关的过程分析 | 第73-74页 |
| 4.4.4.2 使用延迟转移技术改进CPU | 第74-77页 |
| 第五章 微处理器的验证 | 第77-86页 |
| 5.1 验证的原则和验证设计 | 第77页 |
| 5.2 验证的指令 | 第77-79页 |
| 5.3 验证的结果 | 第79-86页 |
| 第六章 逻辑综合 | 第86-89页 |
| 第七章 全文总结与展望 | 第89-91页 |
| 7.1 全文总结 | 第89-90页 |
| 7.2 展望 | 第90-91页 |
| 致谢 | 第91-92页 |
| 参考文献 | 第92-94页 |
