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自从1971年英特尔诞生了第一个微处理器--4004以来,微处理器以惊人的速度发展至今。微处理器的发展融合了当今IC设计和制造的最新技术,微处理器的发展水平也反映了IC的设计水平。而我国从1997年才开始研制出具有自主知识产权的微处理器,但在设计水平和制造工艺上与国外还有很大差距。 本文设计了一个16位精简指令集微处理器软核16RMPU,主要研究微处理器的指令系统、控制器、总线和时钟等设计。具体工作包括对微处理器理论的深入研究,并在此基础上完成16位RISC微处理器软核16RMPU的系统级设计,实现系统功能定义和系统划分;完成软核各个模块的算法级设计和RTL级设计,并对软核的RTL级代码进行仿真和FPGA验证;对软核进行DC(Design Compiler)综合,生成后端布局布线所需要的网表文件,最终实现微处理器软核的设计。 本文的微处理器软核的设计实现了系统级设计的所有功能,软核的性能也在FPGA验证平台上得到了验证。本文是对微处理器设计中一些设计思想的实现(如采用硬布线逻辑来实现微处理器控制器),并积累了一些宝贵的设计经验,可为其他设计提供有益的参考。