基于FPGA實現(xiàn)VLIW微處理器的設(shè)計與實現(xiàn)

　　2.5 寫回單元的設(shè)計

　　寫回單元是VLIW微處理器的最后一個單元，它的功能是將執(zhí)行單元的操作結(jié)果寫回到寄存器堆中，并在讀有效的情況下，輸出相應(yīng)的操作處理數(shù)據(jù)。該模塊設(shè)計相對比較簡單，要實現(xiàn)寫回寄存器堆的數(shù)據(jù)和該數(shù)據(jù)的目標(biāo)寄存器地址，以及讀出處理單元的操作處理數(shù)據(jù)。

　　2.6 綜合仿真與測試

　　將上述所設(shè)計的模塊，運用原理圖的設(shè)計方法，按圖2 VLIW微處理模塊劃分結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的連接，并選擇相應(yīng)的器件進(jìn)行編譯測試，其仿真測試功能波形如圖6所示。圖中的波形圖添加了中間變量寄存器的波形圖，以便能夠更好地對比輸出波形，分析處理器功能。VLIW微處理器首先將要處理的數(shù)據(jù)裝入寄存器中，利用寄存器尋址的方式，對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的16種功能操作運算，然后利用讀的功能讀出操作處理的數(shù)據(jù)結(jié)果。

　　在圖6中，添加的中間變量是寄存器地址(memoryarray)，基本的輸入有時鐘信號(clock)、復(fù)位信號(reset)、指令(word)、數(shù)據(jù)(data)。復(fù)位信號為低電平時，電路處于有效的工作狀態(tài)，輸出相關(guān)的操作數(shù)據(jù)。運用裝載指令對寄存器依次裝入數(shù)據(jù)，在下一個時鐘脈沖時，對寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀出操作，輸出數(shù)據(jù)有效信號輸出高電平。要看到操作處理結(jié)果就必須用讀的操作指令，操作執(zhí)行的結(jié)果是存儲到寄存器中。

　　基于FPGA實現(xiàn)微處理器的設(shè)計是一個熱點，在主流設(shè)計中主要模塊的劃分一般大致相同，主要區(qū)別在于主要模塊下的小模塊劃分是完全不相同的，并且實現(xiàn)與設(shè)計方式也不相同。在VLIW處理器設(shè)計中，細(xì)分各個小模塊，運用硬件描述語言實現(xiàn)各個基本模塊的功能，從而最終實現(xiàn)整個微處理器的邏輯功能，并在開發(fā)板進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分析與功耗分析，為實際DSP并行處理器架構(gòu)提供一定的參考基礎(chǔ)。下階段的主要方向是進(jìn)行各個小部件的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，增強操作功能與操作指令的實現(xiàn)設(shè)計，進(jìn)而設(shè)計實現(xiàn)浮點VLIW微處理器。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 石教英.計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社，2004.

　　[2] 尹朝慶.計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教程[M].北京:清華大學(xué)出版社，2005.

　　[3] 李學(xué)干.計算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2006.

　　[4] LEE W F. VLIW microprocessor hardware design for ASIC and FPGA [M]. The MCGraw Companies， 2008.

　　[5] FISHER J A， FARABOSCHI P， YOUNG C. Embedded computing: a VLIW approach to architecture[M]. Compilers and Tools， Denise E. M. Penrose， 2005.