【摘 要】
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随着科学技术的发展，嵌入式单片机正在发挥着越来越重要的作用，对嵌入式单片机的设计也一直是电子工程师所关注的焦点。为了解决工业领域对单片机的需求，提高单片机各方面的性能
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随着科学技术的发展，嵌入式单片机正在发挥着越来越重要的作用，对嵌入式单片机的设计也一直是电子工程师所关注的焦点。为了解决工业领域对单片机的需求，提高单片机各方面的性能，本文对一款能够兼容MCS-96系列单片机指令集的CPU核进行了分析和设计。 MCS-96系列单片机是Intel公司推出的CHMOS的单片机，它的指令集具有使用灵活、易于编程等优点。本文所设计的CPU核能够对其指令集中54条指令共计111个操作码实现兼容，并预留出了其余指令的扩展空间。 设计的CPU核分为数据通路和控制通路两部分，主要由寄存器堆、寄存器算术逻辑单元、控制单元和中断控制器四个单元组成，并且在指令的执行过程中采用了流水线技术。 寄存器堆主要是由MemoryCompiler综合生成的SRAM阵列。 寄存器算术逻辑单元是主要的数据处理单元。在它的设计过程中采用了资源共享的策略，同时对运算单元的逻辑进行化简，并使用了超前进位链的扩展算法，从而减小了硬件电路的面积。 控制单元控制着CPU核各部分的工作节拍。因为指令长度和执行时间不同，引入了指令长度计数器和指令步长计数器，对指令的执行过程进行控制。 中断控制器可以将中断源分为16个中断处理优先级别，产生中断处理申请信号和相应的中断向量，实现中断屏蔽等。 设计完成后进行了充分的仿真验证，结果表明设计可以正确地执行要求的指令。在工作频率为40MHz的条件下综合，没有出现时序冲突。综合后仿真结果正确。
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