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兼容MCS-51的微控制器设计与实现

庄浩坚  
【摘要】:本论文基于目前SoC系统技术的发展情况,设计一个可用于SoC系统的微控制器IP。该微控制器的指令集完全兼容于MCS-51系列的微控制器。传统的MCS-51是基于CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集)架构的微控制器,其特点是指令只能依次顺序地执行,且需要微程序对指令进行译码。也正是因为这些原因,传统的MCS-51的指令执行速度比较慢。一条单机器周期的指令需要十二个时钟周期。本课题的目的在于提高MCS-51的指令执行速度,提升其在SoC系统中的应用价值。 该微控制器采用数据总线和指令总线相分离的哈佛总线和二级指令流水线设计,并使用硬布线逻辑代替微程序控制,加快了微控制器的速度,提高了指令执行效率。所有的模块都采用Verilog硬件描述语言进行设计描述,使用EDA工具进行功能仿真、综合。 在本设计基础上,还需深入研究并行设计流程,并提供能缩短设计周期和提高设计效率的有效解决方案。


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