导　　师： 王志英;戴葵

学科专业： H12

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 国防科学技术大学

摘　　要： 越来越复杂的应用需求对嵌入式微处理器设计提出了更高的要求，嵌入式微处理器的设计要求高性能、低功耗、结构可扩展、成本低以及设计时间短。已经成熟的嵌入式微处理器设计技术在新的挑战面前已经开始显露出设计周期长、成本高、灵活性不足、处理器性能不平衡、验证与测试困难等缺点。因此，嵌入式微处理器的发展在不断提高半导体工艺水平的同时，也在不断地寻求新的嵌入式微处理器体系结构技术与设计方法。 本文在嵌入式微处理器体系结构研究中，结合面向特定应用定制微处理器的设计技术，提出了以定制处理器内核与异步电路技术为基础的嵌入式微处理器体系结构，力图在性能、功耗与设计灵活性之间获取最佳的设计折衷。本文重点研究了该嵌入式微处理器体系结构设计与实现的核心关键技术，主要包括体系结构的研究、软硬件协同设计开发环境的构建、异步集成电路设计方法、异步功能单元设计以及低功耗互连网络，并在上述关键技术研究的基础之上，设计实现了基于该体系结构的芯片原型，有效验证了本文的相关研究工作。 本文所取得的研究成果主要有： 1.提出了异步数据触发体系结构，该体系结构可以根据不同的应用需求对处理器内核进行定制，硬件支持寄存器文件分割与复杂的定制功能单元，并且可以灵活地对其进行添加或者删除，具有非常好的设计灵活性与可扩展性。与之对应的软硬件协同设计开发环境解决了指令集定制与可重定向编译等问题，能够实现内核的自动化生成，内部可以采用异步功能单元与同步功能单元混合设计的方法，以及低功耗的互连网络，既兼顾了性能，又具有低功耗的特性，为要求高性能、低功耗的嵌入式应用领域提供了一种非常好的体系结构设计模板。 2.提

关 键 词： 异步数据 触发体系结构 嵌入式微处理器 异步集成电路设计 异步功能单元 互连网络 低摆幅电路

领　　域： [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术]