[发明专利]基于FPGA的8位复杂指令集中央处理器

摘要

本发明属FPGA嵌入式系统技术领域，具体为一种基于FPGA的8位复杂指令集中央处理器。系统整个CPU核由以下基本部件组成：寄存器组、时序控制模块、数据通路模块；系统主时钟由片外晶振统一提供，后续模块所需的同步时钟也由该时钟经过分频、相移给出；时序控制模块负责对IP核的各子模块进行时序控制，确保读写数据不发生冲突；寄存器组对读、写数据进行暂存；数据通路模块负责硬件模块间数据流的走向控制及基本的运算操作。本发明采用状态机对指令系统进行统一的描述，令数据流的走向明确、清晰；同时，本发明涵盖了一款编译器，逐条汇编指令通过仿真验证，为硬件系统准确接收二进制码流提供了保证。

主权项

基于FPGA的8位复杂指令集中央处理器，其特征在于：系统整个CPU核由以下基本部件组成：寄存器组、时序控制模块、数据通路模块；系统主时钟由片外晶振统一提供，后续模块所需的同步时钟也由该时钟经过分频、相移给出；所述时序控制模块负责对IP核的各子模块进行时序控制，确保读写数据不发生冲突；所述寄存器组对读、写数据进行暂存；所述数据通路模块负责硬件模块间数据流的走向控制及基本的运算操作，该数据通路模块包含①算术逻辑单元、②指令寄存器(IR)、③程序计数器、④堆栈寄存器、⑤工作寄存器、12位数据总线data_bus[11:0]、12位地址总线addr_bus[11:0]；其中，算术逻辑单元执行加算术运算以及逻辑运算；指令寄存器用于保存当前CPU正在执行的那条指令；程序计数器用以对下一条指令进行跟踪以便确定下一条指令在主存中的位置；堆栈寄存器用于确定堆栈中的操作数的地址；工作寄存器用以存储控制信息和数据信息，以减小寄存器组的消耗。