Trần Quang Vinh Năm bảo vệ: 2008 Abstract: Tìm hiểu xu hướng, loại thiết bị lôgic lập trình hiện nay, thiết kế tập lệnh, datapath và bộ điều khiển cho một vi xử lý 8 bít đơn giản dựa
Trang 1Nghiên cứu, thiết kế vi xử lý 8 Bít dựa trên công
nghệ FPGA Trần Hiếu
Trường Đại học Cồng nghệ Luận văn ThS chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử; Mã số: 60 52 70
Người hướng dẫn: PGS TS Trần Quang Vinh
Năm bảo vệ: 2008
Abstract: Tìm hiểu xu hướng, loại thiết bị lôgic lập trình hiện nay, thiết kế tập lệnh,
datapath và bộ điều khiển cho một vi xử lý 8 bít đơn giản dựa trên kiến trúc RISC với 33 lệnh trong tập lệnh Tiến hành triển khai bằng ngôn ngữ Verilog và mô phỏng kiểm tra chức năng của vi xử lý bằng phần mềm ModelSim Từ đó cải tiến dần vi xử lý để có thể
có khả năng tính toán tốt hơn, áp dụng kĩ thuật đường ống pipeline, nâng độ sâu của bộ nhớ stack, mở rộng không gian nhớ của bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu dùng kĩ thuật banking Đồng thời tổng hợp thiết kế trên kít FPGA DE2 của Altera và chạy thử các chương trình nhỏ, trình bày một ứng dụng nhỏ sử dụng vi điều khiển vừa được thiết kế
Keywords: Công nghệ FPGA; Kỹ thuật điện tử; Thiết kế vi xử lý
Content
LỜI NÓI ĐẦU
Với xu hướng phát triển rất nhanh của các bộ vi xử lý cũng như yêu cầu ngày càng cao của người dùng, việc phát triển một một bộ vi xử lý với tốc độ tính toán thật mạnh đã và đang là yêu cầu khẩn thiết đối với những nhà phát triển công nghệ Việc thiết kế các bộ vi xử lý có khả năng tính toán cao không còn là một vấn đề mới mẻ trên thế giới, nhưng với Việt Nam nó vẫn đòi hỏi phải vượt qua những khó khăn nhất định Trong luận văn này tác giả không có tham vọng thiết kế một bộ vi xử lý có khả năng tính toán cao mà chủ yếu tập trung vào phân tích kiến trúc
và thiết kế một vi xử lý đơn giản Mục đích chính của tác giả là nắm được kiến trúc, quy trình thiết kế, triển khai và kiểm định một vi xử lý Trên cơ sở đó tác giả sẽ mở rộng, cải tiến một vài
mô đun, chức năng của vi xử lý để nâng cao dần hiệu suất tính toán của vi xử lý Kết quả của luận văn sẽ là tiền đề để tác giả có thể phát triển những vi xử lý mới có tốc độ xử lý cao hơn
Luận văn sẽ bắt đầu với việc tìm hiểu về xu hướng cũng như những loại thiệt bị lôgic lập trình được hiện nay, tìm hiểu, thiết kế tập lệnh, datapath và bộ điều khiển cho một vi xử lý 8 bít đơn giản dựa trên kiến trúc RISC với 33 lệnh trong tập lệnh, tiến hành triển khai bằng ngôn ngữ Verilog và mô phỏng kiểm tra chức năng của vi xử lý bằng phần mềm ModelSim Mục đích chính của phần đầu này là hiểu về quy trình thiết kế và xây dựng môi trường phát triển Sau đó
Trang 2tác giả sẽ cải tiến dần vi xử lý để có thể có khả năng tính toán tốt hơn, như áp dụng kĩ thuật đường ống pipeline, nâng độ sâu của bộ nhớ stack, mở rộng không gian nhớ của bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu dùng kĩ thuật banking Cuối cùng thực hiện tổng hợp thiết kế trên kít FPGA DE2 của Altera và chạy thử các chương trình nhỏ Phần cuối cùng tác giả sẽ trình bày về một ứng dụng nhỏ sử dụng vi điều khiển vừa được thiết kế Kết quả cho thấy, vi điều khiển có thể thực hiện đúng được những chức năng cơ bản
References
1 David A Patterson, John L Hennesly, Computer organization and design the hardware software interface 3rd 2004
2 David A Patterson, John L Hennesly, Computer Architecture a Quantiative Aprroach
3 Thomas & Moorby’s The verilog Hardware Discription Laguage, fifth edition
4 Zainalabedin, Digital Design and Implimentation with Field Programable Devices
5 Nicola Bombieri, Hardware Design and Simulation for Verification The 6th international school on Formal Methods for Design of Computer, Communication, and Software Systems, SFM 2006 Bertinolo, Italy, May, 2006
6 Volnei A Pedroni, Circuit Design with VHDL, MIT Press, 2004
7 Xilinx , MicroBlaze Processor reference guide
9 [43] Ghosh, S., Chakraborty, T.: On behavior fault modeling for digital design International Journal of Electronic Testing: Theory and application (1991)
10 http://www.opencores.org