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可重配置的时钟精确嵌入式处理器仿真平台的研究
作 者: 金方其
导 师: 严晓浪
学 校: 浙江大学
专 业: 电路与系统
关键词: 嵌入式处理器 指令集仿真器 软件仿真平台 软硬件协同仿真 PLI
分类号: TP391.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
下 载: 145次
引 用: 8次
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内容摘要
在过去的几十年内,指令集仿真器成为了嵌入式处理器设计过程中必不可少的一部分。它在已有的计算机系统上为开发中的处理器构造一个模拟平台,验证处理器的正确性和有效性,支持目标程序的运行和调试。硬件设计者用仿真器来评估目标处理器的性能,修改体系结构中的瓶颈。系统开发者用仿真器来开发编译器和操作系统,开发和测试他们的应用程序,实现软硬件协同开发 本文研究了软件仿真器的设计方法和软硬件协同仿真的实现方法,针对自主研发的嵌入式处理器CK510,用C/C++开发了一套可配置的时钟精确的软件仿真平台,这个平台里包括时钟精确的软件仿真器,AMBA AHB总线功能模型,以及实现协同仿真的PLI接口。仿真器采用的是基于解释的仿真策略,执行驱动的实现方式,完整的建模了CPU的流水线结构、中断处理器机制。 本文所设计的软件仿真平台最大的特点在于有很强的可配置性,不仅软件仿真器的模型可以配置,而且仿真的环境也可以根据需要配置。仿真平台可以运行在C++的模型下,根据仿真的目的选择是否需要总线功能模型;也可以运行在Verilog的环境下,通过PLI接口实现协同仿真。灵活的仿真环境可满足不同用户的需求。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-5 目录 5-8 第一章 绪论 8-15 1.1 嵌入式处理器 8 1.2 软件仿真平台的意义 8-10 1.3 处理器仿真平台的发展 10-12 1.4 研究目标和内容 12-14 1.5 本文的主要研究工作和内容安排 14-15 第二章 软件仿真平台设计的研究 15-22 2.1 仿真器的概念 15-16 2.2 仿真器的分类 16-17 2.3 指令集仿真器实现策略 17-19 2.3.1 基于解释的仿真策略 17 2.3.2 基于编译的仿真策略 17-18 2.3.3 混合指令集仿真策略 18-19 2.4 各类仿真器的对比 19-20 2.5 对我们设计的借鉴意义 20 2.6 协同仿真的实现 20-21 2.7 本章小结 21-22 第三章 仿真平台的设计 22-51 3.1. CK510体系结构 22-30 3.1.1. CKCORE指令集 23-24 3.1.2. CKCORE流水线结构 24-25 3.1.3. CKCORE编程环境 25-27 3.1.4. CKCORE异常中断机制 27-30 3.2 可配置的时钟精确的仿真平台结构 30-50 3.2.1 两种仿真模式 30-31 3.2.2. SPARK功能结构 31-39 3.2.2.1 指令提取单元(IFU) 32-34 3.2.2.2 指令执行单元(IU) 34-37 3.2.2.3 存储单元(LSU) 37-39 3.2.3. SPARK模块结构 39 3.2.4. SPARK的实现 39-42 3.2.5. AHB总线的功能模型 42-43 3.2.6. VPI库实现 PU接口 43-50 3.2.6.1. VPI原理 44-48 3.2.6.2. PLI实现 48-50 3.3 本章小结 50-51 第四章 验证与结果分析 51-71 4.1 验证方案 51-53 4.2 验证环境 53-57 4.2.1. SPARK验证环境 53-54 4.2.2. SEED验证环境 54-55 4.2.3 仿真模型验证环境 55-57 4.3 功能验证 57-58 4.3.1 逐条指令测试 57 4.3.2 应用程序测试 57 4.3.3 回归测试 57-58 4.4 结果的分析 58-70 4.4.1 分析仿真器的输出结果 58-59 4.4.2 时钟精确程度 59-67 4.4.2.1 高速缓存有效 60-64 4.4.2.2 高速缓存无效 64-67 4.4.3 仿真器的效率 67-70 4.5 本章小结 70-71 第五章 总结与展望 71-72 参考文献 72-74 作者攻读硕士期间参加的科研工作 74-75 致谢 75-76 附录 76-78
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 计算机仿真
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