毕业设计开题报告（理工类）
设计题目 学生姓名 基于VHDL语言的8位RISC-CPU的设计 学号 专业 电子信息科学与技术 一、课题的目的意义： 1980年Patterson和Ditzel首先提出了精简指令集计算机(RISC, Reduced Instruction Set Computer)的概念，另觅提高计算机性能的途径。RISC具有简单的指令集，指令少、指令码等长，寻址方式少、指令功能简单；强调寄存器的使用，CPU配备大量的通用寄存器(常称为寄存器文件register file)，以编译技术优化寄存器的使用；强调对指令流水线的优化，采用超标量和超级流水线。通过简化指令系统使控制器结构简化，进而提高指令执行速度。RISC技术的复杂性在于软件，在于编译程序的编写与优化。目前，RISC处理器产品主要用在工程工作站、嵌入式控制器和超级小型计算机上。 本课题的意义在于： 1、通过本课题的研究、设计，将所学的专业理论知识和实际的科研开发能力结合起来，做到理论联系实际，提高自身的实际动手能力和科研能力。 2、通过查阅资料，掌握使用各种工具的相关的资料的技能，掌握电子线路设计的基本技能及电子产品开发的基本步骤和思路。 3、熟练掌握一种或几种电子实际软件的应用操作，并熟练掌握VHDL语言，从而锻炼自己严谨的科学态度和吃苦耐劳的工作精神，为今后的工作和学习打下良好的基础。 二、资料调研分析： 有资料表明，在相同时钟频率条件下，如果没有编译器的支持，RISC体系和CISC体系计算机的效率没有本质的不同。而且RISC更依赖于编译器的优化。 现在由于CISC体系和RISC体系所具有优势互补性，使得CISC技术与RISC技术相互融合，CISC体系与RISC体系朝着互相取长补短相互靠拢的方向发展，它们之间的界限也在逐渐消失。CISC与RISC正越来越相像：为了应付越来越多的应用，RISC的设计者也在不断引入新的指令，这导致了现在的RISC的指令数量比当年CISC的还要多；而CISC的设计者在面临数量惊人的指令是，也引入了一些RISC的设计技巧。比如Intel从486开始就采用一些RISC技术，而到“奔腾”系列，这种技术已经被使用得很广泛了。 目前曾经流行或正在流行的微处理器体系包括：以Intel早起产品为代表的CISC体系结构微处理器，以MIPS、SPARC、ALPHA、PowerPC等道标的RISC体系结构微处理器，以Intel近期产品为代表的CISC-RISC体系结构微处理器。 从目前计算机体系发展看，RISC体系与CISC体系的界限日益模糊，冯·诺依曼体系结构构成了现代计算机实现的基础，但其局限性已经成为现代计算机发展的障碍。超长指令字VLIW、单芯片多处理器、多线程超标量等必将肠胃计算机体系结构发展的方向。 三、设计方案的可行性分析和预期目标： 借助于硬件描述语言设计RISC-CPU，是一项节约成本且效率较高的工作。本文对RISC-CPU的架构进行了探讨，介绍了如何设计RISC-CPU，并且立足于八位的 RISC-CPU设计实例，应用硬件描述语言VHDL语言实现8位简化RISC-CPU IP软核的设计，通过对RISC-CPU结构和指令执行的分析将整个系统划分为各个功能模块，并阐明各模块间的接口信号，给出了每个模块内部设计实现的详细叙述，最后介绍对设计的综合和验证工作，给出了仿真验证数据以及时序图。 设计需要实现的这个简化的8位 RISC-CPU采用MIPS的部分指令集，同时对MIPS CPU的结构进行一定的修改。要求简化的系统应包含以下几部分：（1）程序计数器；（2）存储器；（3）指令寄存器；（4）算术逻辑单元；（5）控制单元等。完成RISC-CPU的控制器、运算器、存储器的设计，实现基本的加、减运算并给出仿真结果。完成RISC-CPU的综合并给出复位/启动操作时序，要求时钟12MHZ，系统复位时间1μs，并给出单片机复位、启动操作时序仿真结果。 四、所需要的仪器设备、材料： CPLD芯片，单片机，MAX+PLUSⅡ仿真软件及计算机，外围电路设备等。 五、课题分阶段进度计划： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 起止日期 第1~2周 第3~4周 第5~6周 第7~8周 第9~11周 第12~13周 第14~15周 第16~17周 工 作 内 容 查资料、学习使用VHDL语言，准备开题。 完成外文翻译，进一步熟悉VHDL语言及编程方法，学习使用MAX+plusⅡ软件。 研究MIPS的指令系统，掌握其工作原理。 系统设计方案的选择与确定。 各模块的VHDL语言描述及仿真。 顶层电路的设计，仿真波形，完成器件的选择，进行下载编程。 系统调试。 写毕业论文，准备毕业设计答辩。 阶段成果 指导教师意见： 签字： 200 年 月 日
基于VHDL语言的8位RISC-CPU的设计 开题报告 - 图文
