1. 研究目的与意义

研究背景：

目前cpu是网络通信，信息家电产品和信息安全中不可或缺的部分。虽然现在的cpu种类很多，结构也各有不同，但在目前市面上主流的cpu几乎都采用硬核结构。本课题设计一款基于fpga(软核）的嵌入式cpu。软核cpu具有可重构性，因此在很多场合使用都较为灵活。目前已经有超级电脑的cpu使用fpga来构建，由于fpga具有局部现场编程的特点即它可根据当前的需要构建资源，以此实现用较便宜的rom代替较贵的fpga资源。

由于传统的cpu是基于硬核（不可重构）的，因此使用起来缺乏灵活性。使用者只能用产家提供的指令对其编程，不可能在这个基础上取得创新。随着fpga的发展，也开始有了基于软核的cpu，使用软核cpu用户可以随意配置和构建自己的指令集，甚至是cpu架构。

2. 研究内容与预期目标

研究内容：

论文的主要工作是拟定本款基于fpga的嵌入式cpu的指令系统，采用原理图输入法进行硬件电路设计，对硬件电路进行仿真，对整个cpu进行仿真及功能检测。设计指令系统的工作主要包括指令的定义、设计各个类型指令所对应的数据通路。本课题设计的指令系统包括以下三类常见的指令类型：基本算术逻辑运算指令、转移指令及传送指令。此款cpu的指令系统设计为16位risc指令集，cpu的总线宽度为8位。本cpu硬件电路的设计均采用原理图输入法，具体设计了算术逻辑单元（alu)、程序计数器（pc)、程序状态字寄存器(psw)、基本输入输出口、通用ram模块、调用返回模块、中断返回模块、操作数译码模块、时钟信号产生模块、可间接寻址工作寄存器组模块、特殊寄存器模块、移位模块、转移指令译码模块等。在上述单元设计好后，对设计进行了软件仿真，首先对各个主要的功能模块进行功能仿真验证，然后对完整的cpu进行仿真验证。在软件仿真后将本次设计生产的.sof最终文件用jtag方式下载到核心板中配合小电路验证在线运行小程序的情况。成功后将本次设计生产的.pof文件用active serial programming方式下载到核心板中，再配合搭建的最小系统板进行物理验证。

3. 研究方法与步骤

步骤：

① 简要介绍本论文的研究背景及意义，综述cpu以及fpga的国内外研究现状与进展，并说明本文的主要内容和详细的章节安排。

② 介绍本cpu的设计平台并简要介绍设计这款cpu所要进行的工作。

4. 参考文献

1) 何惊昱. 16位risc处理器的设计和fpga实现[d].兰州大学,2015.

2) 李欣,孙珊珊. 32位cpu的流水线设计[j]. 黑龙江科技信息,2008

3) 于海,樊晓桠,张盛兵. 32位risc微处理器fpga验证平台设计与实现[j]. 计算机工程与应用,2007

5. 工作计划

（1）2月25日-3月01日收集资料，熟悉基本知识，掌握毕设基本设计原理。

（2）3月11日-3月20日：把握整体方案，深入研究设计原理，撰写开题报告。