【正文】 分類(lèi)號(hào) TP319 學(xué)校代碼 10495 ＵＤＣ 677 學(xué) 號(hào) 1115133002 武漢紡織大學(xué) 碩士學(xué)位論 文 基于 Petri 網(wǎng)的 ASIP 流水線研究 作者姓名： 趙謙 指導(dǎo)教師： 朱勇 學(xué)科門(mén)類(lèi)： 工學(xué) 專(zhuān) 業(yè)： 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 研究方向： 嵌入式系統(tǒng)及 應(yīng)用 完成日期： 二零一四年三月 Wuhan Textile University M. E. Dissertation Pipeline Research of ASIP Base on Petri Net By ZHAO Qian Directed by Professor ZHU Yong March 2021 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包 含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解 武漢紡織大學(xué) 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán) 武漢紡織大學(xué) 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)。 （保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明） 學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 摘 要 專(zhuān)用指令集處理器 (ASIP)是一種新型的具有處理器結(jié)構(gòu)的芯片，具有可定制性，應(yīng)用在某些特定領(lǐng)域，通過(guò)功能定制，能對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高嵌入式設(shè)備的執(zhí)行效率，隨著嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展， ASIP 得到了廣泛應(yīng)用。 隨著 ASIP 應(yīng)用面的擴(kuò)大，對(duì) ASIP 的設(shè)計(jì)周期 ，設(shè)計(jì)成本等非功能性要求越來(lái)越高，而流水線結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)是 ASIP 設(shè)計(jì)中最復(fù)雜的部分之一，傳統(tǒng)的 ASIP 流水線設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法滿足要求，本文針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，更改底層邏輯的工作量大的不足，探討了一種基于“描述 綜合”的設(shè)計(jì)方法學(xué)，對(duì) ASIP 流水線微結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，用可執(zhí)行描述語(yǔ)言對(duì)模型描述，通過(guò)邏輯綜合，生成 RTL 級(jí)的 HDL 描述，采用這種設(shè)計(jì)方式，能快速的對(duì)流水線結(jié)構(gòu)驗(yàn)證和優(yōu)化，更改流水線結(jié)構(gòu)只需要修改上層的模型描述，自動(dòng)映射生成下層流水線結(jié)構(gòu)，減少了設(shè)計(jì)者工作量，縮短了 ASIP 設(shè)計(jì)周期。 本文遵循“描 述 綜合”的設(shè)計(jì)方法學(xué)，采用 Petri 網(wǎng)對(duì) ASIP 流水線進(jìn)行建模，給出了三種不同架構(gòu)的流水線 Petri網(wǎng)模型，用可執(zhí)行的 PNML(Petri 網(wǎng)標(biāo)記語(yǔ)言 )描述語(yǔ)言對(duì)流水線模型進(jìn)行描述，利用自行設(shè)計(jì)完成的流水線集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，對(duì) OTA 架構(gòu)的流水線模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真驗(yàn)證，完成邏輯綜合后， Petri 網(wǎng)流水線模型的 PNML 描述映射成為 RTL 級(jí)的 HDL 描述，通過(guò) Altera QuartusⅡ?qū)?HDL 代碼進(jìn)行調(diào)試，仿真。最后下載到 FPGA（ CycloneⅢ系列）開(kāi)發(fā)板運(yùn)行觀察結(jié)果。 關(guān)鍵詞： Petri網(wǎng)；專(zhuān)用指令集處理器； 流水線； PNML 研究類(lèi)型： 應(yīng)用研究 ABSTRACT ASIP(Application Specific Instruction Set Processor) is a new kind of the chip with proc cessor structure,it can be Dedicated design for specific application, to optimize the embedded system Through the custom function . improve the efficiency of the implementation of embe dded devices, with the development of the embedded field, ASIP has been widely applied in the embedded field. With the expansion of ASIP application,the design cycle, design cost and other nonfunctional requirements of ASIP are being more and more important .And the design of pipeline structure is one of the most plicated part in ASIP design, traditional ASIP pipeline design method has been couldn39。t meet the requirements. Based on traditional design cycle is long, changing the structure of the underlying logic is very difficult, discusses a design methodology of ASIP based on descriptionsynthesis, pipeline structure model is built based on Petri Nets. the PNML(Petri Net Markup Language) description mapping the HDL description of RTL by corresponding mechanism, which accelerates the speed of processor design. Paper follows the design methodology of descriptionsynthesis , using Petri s to ASIP pipeline structure modeling , presents three different Petri Nets based on different architectures , uses PNML to describe pipeline based on Petri Nets .General Petri Nets of pipeline and its Dynamic simulation are acplished by ASIP design IDE . Translates the description of PNML into HDL description of RTL by the IDE of ASIP design which can synthesize Petri Nets, uses Altera Quartus II to test and verify, finally downloads it into the FPGA(CycloneⅢ Chip) to watch results of the experiment. Key words： Petri Nets 。 Application Specific Instruction Processor 。 pipeline 。 Petri Net Markup Language Thesis ： Applied Research目錄 I 目 錄 1 緒論 ......................................................................................................................................... 1 選題的背景 ......................................................................................................................... 1 研究意義 ............................................................................................................................. 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 ......................................................................................................... 2 研究目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容 ................................................................................................. 3 論文章節(jié)安排 ..................................................................................................................... 5 2ASIP 設(shè)計(jì)方法學(xué) .................................................................................................................... 7 “描述 綜合”方法學(xué) ......................................................................................................... 7 描述模型 .................................................................................................................... 8 模型 ......................................................................................................................... 9 ...................................................................................................................... 9 邏輯綜合 .................................................................................................................. 13 本章小結(jié) ........................................................................................................................... 14 3 基于 OTA 的 ASIP 架構(gòu)研究 .............................................................................................. 15 架構(gòu) ........................................................................................................................... 15 ASIP 指令集 ..................................................................................................................... 16 ISA ....................................................................................................................... 16 專(zhuān)用指令 ...............