一種兼容MIPS32指令集的32位軟核處理器設計.pdf

1、本課題研究的是基于MIPS32指令集的32位軟核處理器設計，以及基于此處理器的SOPC（System-on-a-Programmable-Chip，可編程片上系統）設計。由于目前國內的CPU內核設計項目比較少，且很少應用到工程實踐中，因此課題的研究是為了將自主設計的兼容MIPS32指令的32位CPU內核通過軟核的形式，嵌入到FPGA芯片中，實現片上集成控制、數據處理等單元，通過設計軟件代碼，實現真正意義上的應用。課題的實用意義在于，不僅

2、可以用作教學研究，更可以配合一些外設控制器IP核和總線技術，實現自由定制CPU，通過FPGA實現在具體的硬件上，能夠應用到具體的工程項目中。
　　本課題完成了MIPS32指令集以及相應的架構研究，設計了處理器的五級流水線，包括取指、譯碼、執(zhí)行、訪存和回寫。項目設計了兼容MIPS32指令集的處理器結構，實現了邏輯操作指令、移位操作指令、空指令、移動操作指令、算術操作指令、轉移指令、加載存儲指令，實現了協處理器和異常的相關處理過程。項

3、目對處理器進行了Wishbone總線的封裝，添加了基本的外設控制器，如Flash、SDRAM、GPIO、UART等外設控制器，實現了仿真測試到硬件運行的過程。
　　經過ModelSim軟件的仿真測試，可以看出系統正確的實現了五級流水線的運行過程。兼容MIPS32指令集的指令，都可以在流水線中正確的進行取指、譯碼，并在執(zhí)行過程中正確計算結果，并完成數據的存取。由于指令的特點和流水線的運行結構所引起的指令“相關”問題，也得到了很好的解