基于流水线处理的RISC微控制器软核的设计的开题报告开题报告一、选题意义嵌入式系统在现代智能化设备中得到广泛应用。而嵌入式系统最核心的部分便是微控制器，因此微控制器的设计就显得尤为重要。本课题将涉及到基于流水线处理的RISC微控制器软核的设计。本课题选题的意义在于：1.针对现代化需求：随着智能化设备的迅速普及和智能化程度的不断提升，对嵌入式系统轻便化、高效化、低功耗等方面的需求也越来越明显。本课题的设计正面向这一需求；2.提高计算机系统结构课程的实践性：计算机系统结构理论较多，但真正的实践较少。本课题的设计可以将系统结构理论和实践有效地结合起来；3.降低设计成本：本课题将采用软核的设计方式，相比硬件设计来说，设计成本更低、更容易实现。二、主要研究内容本课题的主要研究内容如下：1.了解流水线处理的RISC微控制器的基本原理和设计方法，研究其理论基础和系统结构；2.研究流水线处理技术和RISC技术在微控制器设计中的应用，对软核设计方案进行分析和论证；3.使用现有的开源设计工具，如VerilogHDL等，实现流水线处理的RISC微控制器软核的设计，考虑指令系统、存储器、总线、中断等方面的设计；4.进行仿真和性能评估，测试软核的正确性、可靠性、稳定性等性能指标；5.进行实验测试，将设计成功的软核应用于一个具体的嵌入式系统中，在实际应用中测试软核的实用价值。三、拟解决的关键技术问题在本课题的研究过程中，需要解决以下关键技术问题：1.如何设计指令系统，使其能够兼顾功能性和执行效率；2.如何实现存储器和总线的设计，兼顾存储空间和传输速度；3.如何在软核设计中考虑到中断的处理，保证系统的可靠性和稳定性；4.如何进行仿真和性能评估，保证软核的正确性、可靠性、稳定性等性能指标。四、预期结果本课题预期的结果如下：1.实现一款流水线处理的RISC微控制器软核设计，包括指令系统、存储器、总线、中断等方面的设计；2.进行仿真和性能评估，测试软核的正确性、可靠性、稳定性等性能指标；3.将设计成功的软核应用于一个具体的嵌入式系统中，在实际应用中测试软核的实用价值。五、研究进度安排本课题的研究进度安排如下：1.2021年6月-9月：收集相关文献资料，学习流水线处理的RISC微控制器技术和软核设计方法；2.2021年9月-11月：分析和论证软核设计方案；3.2021年11月-2022年5月：软核设计和仿真、性能评估；4.2022年5月-2022年7月：实验测试，并撰写毕业论文。六、参考文献[1]张学工等.计算机组成与设计:硬件/软件接口[M].北京:机械工业出版社,2007.[2]杨珂.基于脉动单元配置的RISC架构软核设计研究[D].上海交通大学,2015.[3]AndrewWaterman,YunsupLee,DavidPatterson,etal.TheRISC-VInstructionSetManual,VolumeI:User-LevelISA[M].Berkeley:EECSDepartment,2017.[4]邓孔飞.嵌入式设备与物联网:硬件、软件及应用[M].北京:机械工业出版社,2015.