基于RISC-V的PULPino SoC的FPGA原型设计和物理实现
发布时间：2021-07-14 13:10
自从上世纪80年第一款商业处理器问世以来,处理器行业蓬勃发展。ARM与X86体系架构占领着绝大部分的处理器市场。但由于其高昂的授权成本和历史包袱问题阻碍了处理器行业的创新发展,RISC-V应运而生。时至今日,它以其简约的设计理念、可定制的扩展子集以及没有历史包袱的特点,得到了广大公司及科研机构等的认可与青睐。本文首先从基本整数指令集,扩展指令集以及特权指令集三部分对RISC-V进行理论分析研究。然后以基于RISC-V的PULPino SoC平台为研究对象,完成了软件模拟,FPGA实现以及物理版图设计的目标。软件模拟方面,自顶向下地从代码结构和功能模型两方面分析PULPino SoC平台的IP组织结构形式和功能实现方式。在ModelSim模拟器上搭建PULPino SoC平台的功能模型,内核配置为RISCY,并支持PULP扩展和RV32IM指令集。以helloworld应用程序为例,实现了软件层次的模拟和分析,验证了该平台结构和功能层次上的正确性。FPGA实现方面,在对PULPino SoC基于Xilinx公司的时钟和存储器模块对PULPino SoC平台进行综合实现,时序满足要求。最终...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
处理器的基本硬件结构
世界微处理器的研究，起步较晚，一度不被看所的龙芯研发团队研发成功通用 CPU——“龙式面世，标志着我国在半导体行业已取得了长U 的道路更进一步，国外芯片不再是我国 CPUIPS 体系阵营站住脚。“龙芯一号”采用了 0.18且支持 266MHz 主频，目前用于国产的龙腾服 10 月，龙芯 CPU 正式推出“龙芯二号”，该系高可达 500MHz，总体性能是初代产品的 8 到龙芯二号”的“增强版”被中科院计算所相继推推出多核微处理器——“龙芯三号”。性能进一工艺，主频大幅度提升至 1GHz，并且应用于服务微处理器技术已经迈出了巨大的一步[13]。时至广泛使用与生产生活中。与此同时，中星微电理器产业方面取得了显著成果，中国微处理器
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文”，尤其是在消费类、IoT[24]等嵌入式市场掀起波澜。美国不少企业已经开始研发基于 RISC-V 的商业用途的 IP 核心。在中兴发酵后，中国也开始重视 RISC-V 的研究，相继成立中国 RISC-V 产业联盟国开放指令生态系统联盟。2018 年，上海出台政策，明确支持 RISC-V 相究与开发的组织机构，这是国内首例支持 RISC-V 的相关政策。并于同年，海成立中国 RISC-V 产业联盟和上海市集成电路行业协会 RISC-V 专业委。随后，在在第五届世界互联网大会上，中国开放指令生态系统联盟正式，阿里、中天微、北京大学、清华大学、腾讯等组织机构积极参与。2019 年ISC-V 和 Linux 两大基金会联合开展面向 RISC-V 架构的研讨会，进一步推 RISC-V 在中国的发展。RISC-V 在中国也备受瞩目，从民众到产业，中国识到拥有一套自主可控的芯片的重要性，这是一份十分重要并且艰巨的任ISC-V 基金会成员数量近年的增长如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微电子技术的现状及其发展趋势[J]. 黄劲风. 电子世界. 2019(05)
[2]微电子技术的发展研究[J]. 张俊杰. 现代工业经济和信息化. 2018(11)
[3]国产CPU和操作系统:面对长路,无需悲情[J]. 熊伟. 中国信息化. 2018(05)
[4]对RISC贡献巨大,两名芯片专家获图灵奖[J]. 今日电子. 2018(04)
[5]面向IoT终端设备的RISC-V微控制器设计与分析[J]. 李其高. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(03)
[6]RISC-V:改变SoC器件的开发[J]. Ted Marena. 中国电子商情(基础电子). 2017(12)
[7]SiFive与UltraSoC结盟通过DesignShare产业生态加速RISC-V开发[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2017(11)
[8]国产龙芯计算平台发展及软件生态环境建设[J]. 杨琴,王亮亮,张佳伟. 信息技术与标准化. 2017(07)
[9]RISC-V架构的开源处理器及SoC研究综述[J]. 雷思磊. 单片机与嵌入式系统应用. 2017(02)
[10]浅谈CISC和RISC技术与计算机性能间的关系[J]. 布合力其木·艾尔肯. 数字技术与应用. 2014(07)
硕士论文
[1]基于RISC-V指令集微处理器的运算模块设计[D]. 关文博.黑龙江大学 2018
[2]基于RISC-V指令集处理器的控制器研究[D]. 滕宇.黑龙江大学 2018
[3]基于ARM Cortex-A9的嵌入式Linux内核移植研究与实现[D]. 罗名驹.广东工业大学 2017
[4]Intel处理器中国市场营销战略研究[D]. 徐明清.西南交通大学 2014
[5]600MHz YHFT-DX处理器物理设计[D]. 刘凯峰.国防科学技术大学 2010
本文编号：3284207
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
处理器的基本硬件结构
世界微处理器的研究，起步较晚，一度不被看所的龙芯研发团队研发成功通用 CPU——“龙式面世，标志着我国在半导体行业已取得了长U 的道路更进一步，国外芯片不再是我国 CPUIPS 体系阵营站住脚。“龙芯一号”采用了 0.18且支持 266MHz 主频，目前用于国产的龙腾服 10 月，龙芯 CPU 正式推出“龙芯二号”，该系高可达 500MHz，总体性能是初代产品的 8 到龙芯二号”的“增强版”被中科院计算所相继推推出多核微处理器——“龙芯三号”。性能进一工艺，主频大幅度提升至 1GHz，并且应用于服务微处理器技术已经迈出了巨大的一步[13]。时至广泛使用与生产生活中。与此同时，中星微电理器产业方面取得了显著成果，中国微处理器
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文”，尤其是在消费类、IoT[24]等嵌入式市场掀起波澜。美国不少企业已经开始研发基于 RISC-V 的商业用途的 IP 核心。在中兴发酵后，中国也开始重视 RISC-V 的研究，相继成立中国 RISC-V 产业联盟国开放指令生态系统联盟。2018 年，上海出台政策，明确支持 RISC-V 相究与开发的组织机构，这是国内首例支持 RISC-V 的相关政策。并于同年，海成立中国 RISC-V 产业联盟和上海市集成电路行业协会 RISC-V 专业委。随后，在在第五届世界互联网大会上，中国开放指令生态系统联盟正式，阿里、中天微、北京大学、清华大学、腾讯等组织机构积极参与。2019 年ISC-V 和 Linux 两大基金会联合开展面向 RISC-V 架构的研讨会，进一步推 RISC-V 在中国的发展。RISC-V 在中国也备受瞩目，从民众到产业，中国识到拥有一套自主可控的芯片的重要性，这是一份十分重要并且艰巨的任ISC-V 基金会成员数量近年的增长如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微电子技术的现状及其发展趋势[J]. 黄劲风. 电子世界. 2019(05)
[2]微电子技术的发展研究[J]. 张俊杰. 现代工业经济和信息化. 2018(11)
[3]国产CPU和操作系统:面对长路,无需悲情[J]. 熊伟. 中国信息化. 2018(05)
[4]对RISC贡献巨大,两名芯片专家获图灵奖[J]. 今日电子. 2018(04)
[5]面向IoT终端设备的RISC-V微控制器设计与分析[J]. 李其高. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(03)
[6]RISC-V:改变SoC器件的开发[J]. Ted Marena. 中国电子商情(基础电子). 2017(12)
[7]SiFive与UltraSoC结盟通过DesignShare产业生态加速RISC-V开发[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2017(11)
[8]国产龙芯计算平台发展及软件生态环境建设[J]. 杨琴,王亮亮,张佳伟. 信息技术与标准化. 2017(07)
[9]RISC-V架构的开源处理器及SoC研究综述[J]. 雷思磊. 单片机与嵌入式系统应用. 2017(02)
[10]浅谈CISC和RISC技术与计算机性能间的关系[J]. 布合力其木·艾尔肯. 数字技术与应用. 2014(07)
硕士论文
[1]基于RISC-V指令集微处理器的运算模块设计[D]. 关文博.黑龙江大学 2018
[2]基于RISC-V指令集处理器的控制器研究[D]. 滕宇.黑龙江大学 2018
[3]基于ARM Cortex-A9的嵌入式Linux内核移植研究与实现[D]. 罗名驹.广东工业大学 2017
[4]Intel处理器中国市场营销战略研究[D]. 徐明清.西南交通大学 2014
[5]600MHz YHFT-DX处理器物理设计[D]. 刘凯峰.国防科学技术大学 2010
本文编号：3284207
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