面向FPGA的OR1200软核微处理器的优化

发布时间：2022-04-23 12:39

　　当今的FPGA厂商已经在为其客户提供可配置的软核微处理器,并可以下载到它们的FPGA产品当中。这种带有软核微处理器的FPGA具有更大的灵活性和更强的性能。OR1200是完全免费并且开放源代码的32位软核微处理器,虽然它是为专用集成电路而优化设计的,但也可以在FPGA中下载实现。本文的目标就是对软核微处理器OR1200的核心进行多方面的优化,使其更适合在FPGA中实现,且实现时占用更少的资源,具有更高的时钟频率。本文首先为OR1200核心的优化做了一些准备工作,并设置了软件环境。接着以Altera公司的FPGA器件Cyclone EP1C12Q240C8为目标器件,对OR1200核心的进行了七个方面的优化,其中数据通路进行了三个方面的优化,分别从代码,通用寄存器组和流程控制类指令的数据通路方面进行了改进。在内部逻辑方面进行了4方面的优化,重点优化了Mux（多路选择器）逻辑。优化后,OR1200核心的所消耗的LE（逻辑单元）数减少了1382个,占优化前LE数的36.4%,最高时钟频率提高了7.45MHz,比优化前提升了16.1%。通过7个方面的优化,可以看出,合理的应用FPGA内部的硬件资... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 可编程逻辑技术的发展现状
    1.2 FPGA-CPU 设计技术的发展现状
    1.3 本文研究内容
第二章 面向FPGA 的系统设计和架构设计
    2.1 FPGA 的结构特点
    2.2 面向FPGA 的设计优化的方法和策略
        2.2.1 HDL 代码风格
        2.2.2 代码风格介绍
    2.3 面向 FPGA 的软核微处理器的架构
        2.3.1 基本微处理器架构
        2.3.2 MIPS-I 指令集架构
        2.3.3 专用指令集处理器
第三章 OR1200 核心的架构
    3.1 OR1200 的架构特点
    3.2 OR1200 的指令集架构
    3.3 OR1200 核心的数据通路
第四章 OR1200 核心的数据通路的优化
    4.1 优化前的准备
    4.2 数据通路的优化
    4.3 小结
第五章 OR1200 核心的逻辑优化
    5.1 Mux 的类型及在 4 输入查找表(LUT)中的实现
        5.1.1 3 种Mux 的类型
        5.1.2 在4 输入查找表中实现Mux
    5.2 OR1200 核心的 Mux 的优化
    5.3 优化后的验证
    5.4 小结
第六章 结论
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OR1200的嵌入式SoPC硬件平台设计[J]. 孙恺,魏洪兴,陈友东.  电子技术应用. 2005(06)



本文编号：3647194