【正文】 分類號 TP319 學校代碼 10495 ＵＤＣ 677 學 號 1115133002 武漢紡織大學 碩士學位論 文 基于 Petri 網(wǎng)的 ASIP 流水線研究 作者姓名： 趙謙 指導教師： 朱勇 學科門類： 工學 專 業(yè)： 計算機應用技術 研究方向： 嵌入式系統(tǒng)及 應用 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 獨創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本論文不包 含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 學位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解 武漢紡織大學 有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權 武漢紡織大學 可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤。 （保密的學位論文在解密后適用本授權說明） 學位論文作者簽名： 導師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 摘 要 專用指令集處理器 (ASIP)是一種新型的具有處理器結構的芯片，具有可定制性，應用在某些特定領域，通過功能定制，能對嵌入式系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高嵌入式設備的執(zhí)行效率，隨著嵌入式領域的發(fā)展， ASIP 得到了廣泛應用。 隨著 ASIP 應用面的擴大，對 ASIP 的設計周期 ，設計成本等非功能性要求越來越高，而流水線結構層設計是 ASIP 設計中最復雜的部分之一，傳統(tǒng)的 ASIP 流水線設計方法已經(jīng)無法滿足要求，本文針對傳統(tǒng)設計方法設計周期長，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”的設計方法學，對 ASIP 流水線微結構進行建模，用可執(zhí)行描述語言對模型描述，通過邏輯綜合，生成 RTL 級的 HDL 描述，采用這種設計方式，能快速的對流水線結構驗證和優(yōu)化，更改流水線結構只需要修改上層的模型描述，自動映射生成下層流水線結構，減少了設計者工作量，縮短了 ASIP 設計周期。 本文遵循“描 述 綜合”的設計方法學，采用 Petri 網(wǎng)對 ASIP 流水線進行建模，給出了三種不同架構的流水線 Petri網(wǎng)模型，用可執(zhí)行的 PNML(Petri 網(wǎng)標記語言 )描述語言對流水線模型進行描述，利用自行設計完成的流水線集成開發(fā)環(huán)境，對 OTA 架構的流水線模型進行動態(tài)仿真驗證，完成邏輯綜合后， Petri 網(wǎng)流水線模型的 PNML 描述映射成為 RTL 級的 HDL 描述，通過 Altera QuartusⅡ對 HDL 代碼進行調試，仿真。最后下載到 FPGA（ CycloneⅢ系列）開發(fā)板運行觀察結果。 關鍵詞： Petri網(wǎng)；專用指令集處理器； 流水線； PNML 研究類型： 應用研究 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 國內外研究現(xiàn)狀分析 ......................................................................................................... 2 研究目標及主要研究內容 ................................................................................................. 3 論文章節(jié)安排 ..................................................................................................................... 5 2ASIP 設計方法學 .................................................................................................................... 7 “描述 綜合”方法學 ......................................................................................................... 7 描述模型 .................................................................................................................... 8 模型 ......................................................................................................................... 9 ...................................................................................................................... 9 邏輯綜合 .................................................................................................................. 13 本章小結 ........................................................................................................................... 14 3 基于 OTA 的 ASIP 架構研究 .............................................................................................. 15 架構 ........................................................................................................................... 15 ASIP 指令集 ..................................................................................................................... 16 ISA ....................................................................................................................... 16 專用指令 ...............