1. 研究目的与意义
研究背景：随着微电子技术的发展，具有性能高，功耗低，体积小等优点的嵌入式处理系统越来越多的应用到通信产品、消费类智能产品和机械控制产品中 。随着数字通信和工业控制领域的高速发展，要求专用集成电路( ASIC) 的功能越来越强, 功耗越来越低， 生产周期越来越短，这些都对芯片设计提出了巨大的挑战, 传统的芯片设计方法已经不能适应复杂的应用需求了。So C( System on a Chip) 以其高集成度，低功耗等优点越来越受欢迎。开发人员不必从单个逻辑门开始去设计 ASIC，而是应用己有 IC 芯片的功能模块，称为核( core)，或知识产权( IP) 宏单元进行快速设计， 效率大为提高。CPU 的 IP 核是 So C 技术的核心，开发出具有自主知识产权的 CPU IP 核对我国在电子技术方面跟上世界先进的步伐， 提高信息产业在世界上的核心竟争力有重大意义。精简指令集计算机 RISC (Reduced InstructionSetComputer) 是针对复杂指令集计算机 CISC(Complex In-structionSet Computer) 提出的，具备如下特征 1) 一个有限的简单的指令集； 2) 强调寄存器的使用或 CPU 配备大量的能用的寄存器； 3) 强调对指令流水线的使用。
研究目的：随着数字通信和工业控制领域的高速发展, 要求专用集成电路( ASIC) 的功能越来越强, 功耗越来越低, 生产周期越来越短, 这些都对芯片设计提出了巨大的挑战, 传统的芯片设计方法已经不能适应复杂的应用需求了。So C( System on a Chip) 以其高集成度, 低功耗等优点越来越受欢迎。1980年Patterson和Ditzel首先提出了精简指令集计算机(RISC，Reduced InstructionSetComputer)的概念，另觅提高计算机性能的途径。作为一种新型的计算机系统结构，RISC具有简单的指令集，指令少、指令码等长，寻址方式少、指令功能简单；强调寄存器的使用，CPU配备大量的通用寄存器(常称为寄存器文件 register file)以编译技术优化寄存器的使用；强调对指令流水线的优化，采用超标量和超级流水线。通过简化指令系统使控制器结构简化，进而提高指令执行速度。RISC技术的复杂性在于软件，在于编译程序的编写与优化。目前，RISC处理器产品主要用在工程工作站、嵌入式控制器和超级小型计算机上。
2. 研究内容与预期目标
| 主要研究内容： 1. 精简指令集计算机 RISC (Reduced Instruction SetComputer)的指令集、CPU架构等。确定CPU的系统架构； 2. 从整体上可将CPU分为八个基本的部件: 时钟发生器、指令寄存器、累加器、RISC CPU 算术逻辑运算单元、数据控制器、状态控制器、程序控制器、程序计数器、地址多路器； 3. 数据处理指令: 数据处理指令完成寄存器中数据的算术和逻辑操作, 其他指令只是传送数据和控制程序执行的顺序； 4．CPU设计完成之后进行逻辑仿真验证。 预期目标： 1设计并实现CPU数字系统硬件架构系统； 2 采用verilog语言设计CPU基本功能； 3. 基于EDA开发平台，完成各模块综合与仿真及CPU系统功能测试；
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3. 研究方法与步骤
| 3．本课题拟采用的研究方法、步骤 1使用EDA软件进行系统进行设计； 2使用仿真工具进行逻辑功能仿真； 3对整体进行综合仿真，验证。 |
4. 参考文献
4．本课题主要参考文献
[1]周屹.基于ARM7指令集的嵌入式CPU设计[D].北京工业大学，2005.
[2] 何惊昱. 16位RISC处理器的设计和FPGA实现[D].兰州大学,2015.
5. 工作计划
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