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随着半导体行业的持续发展，微处理器的低功耗设计日益成为工业界和学术界的研究热点。自20世纪90年代以来，一系列低功耗技术先后提出。本文从微处理器的低功耗设计目标出发，详细研究了多工作模式管理单元的实现方法。 首先本文从低功耗的设计目标出发，基于微处理器的总线和存储等架构给出了一种电源域划分方法，并分析了核心类电源域和外设类电源域的低功耗策略，得到了微处理器核心部分和各个外设部分的时钟开关、电源开关、频率调整和电压调整的方案。 其次，根据不同电源域的低功耗策略给出了多工作模式管理单元的架构，并完成了多工作模式管理单元的所有子模块实现，包括核心模式管理单元、外设模式管理单元、系统时钟源管理和系统电压管理，实现了微处理器的多种工作模式。 针对现有Standby模式的不足，提出了一种微处理器的Standby优化模式，给出了逻辑资源极少的事件管理器实现方法。在Standby优化模式下，CPU及大部分外设可以一直处于电源关闭的状态，而微处理器仍然可以在事件管理器的控制下实现简单的电平监控和数据搬运的任务，从而最大程度地节省微处理器的功耗。 基于SMIC55nm工艺，设计了微处理器及其多工作模式管理单元并进行了仿真验证。验证结果表明，多工作模式管理单元能够实现微处理器多种工作模式。功耗数据表明多工作模式管理单元的功耗代价很低，其功耗最高只占微处理器的1.2％，在微处理器各部分处于Standby模式、电压为0.9V时其工作电流仅为36.7nA。