8086微处理器IP软核设计技术的研究

摘要

集成电路进入SoC阶段以后，基于IP核重用的SoC设计方法已经成为目前SoC设计方法主流之一。我国集成电路设计产业起步较晚，设计水平、设计能力与国外有一定差距，因此设计开发具有自主知识产权的IP核，对我国的集成电路产业具有重要的意义。 微处理器是当代最重要的发明之一。在后PC时代，微处理器作为SoC中不可或缺的组成部分，已经进入了社会生活的各个方面，也在一定程度上代表了一个国家集成电路产业水平。因为Intel的x86系列微处理器是目前应用最为广泛的微处理器产品，所以设计一款兼容x86的微处理器产品将会具有良好的应用前景，同时完成这一工作对提升我国微处理器设计技术有一定经验积累作用。 论文的主要工作集中在16位微处理器HGD 8086口软核的设计与仿真验证过程，包括： <1>HGD 8086微处理器IP软核的系统结构划分、系统时序以及指令集的设置，要求与标准8086兼容。 <2>采用若干改进方案来优化系统架构设计，提高HGD 8086 IP软核的性能指标。 <3>使用Verilog HDL语言完成HGD 8086 IP软核中ALU模块、MUL模块和寄存器组模块的RTL级设计。 <4>搭建HGD 8086 IP软核的仿真与验证平台，完成HGD 8086 IP软核的RTL级功能仿真。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1快速发展的微电子学科

1.1.2微处理器的发展状况

1.1.3 SoC设计与IP标准化

1.2课题意义、研究内容

1.2.1课题意义

1.2.2课题研究内容

1.3论文结构

第二章HGD 8086 IP软核设计方法的研究

2.1数字IC设计方法学

2.1.1基于时序驱动的设计方法

2.1.2基于平台的设计方法

2.1.3基于IP复用的设计方法

2.2 HGD 8086 IP软核的设计流程

2.2.1系统级设计

2.2.2 RTL级设计

2.2.3综合

2.2.4系统实现

2.3 EDA软件设计工具

2.3.1集成电路设计自动化

2.3.2 HGD 8086 IP软核设计工具

2.4本章小结

第三章HGD 8086 IP软核的设计

3.1概述

3.2 HGD 8086 IP软核的系统级设计

3.2.1 HGD 8086 IP软核的外特性

3.2.2 HGD 8086 IP软核的系统级设计

3.3指令系统

3.3.1指令格式和指令编码

3.3.2寻址方式

3.3.3指令集

3.4总线接口时序

3.4.1兼容的总线接口时序

3.4.2改进的总线接口时序

3.5 RTL级设计

3.5.1设计树状图

3.5.2配置文件CONHG

3.5.3数据通路

3.5.4控制通路

3.6本章小结

第四章HGD 8086 IP软核的仿真与验证

4.1概述

4.2验证平台的搭建

4.3 HGD 8086 IP的仿真与验证

4.3.1 HGD 8086的验证平台

4.3.2启动功能测试

4.3.3指令集测试

4.3.4复杂功能测试

4.3.5代码覆盖率

4.4 FPGA功能验证

4.4.1验证环境

4.4.2 FPGA功能验证结果

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文