Geri Dön

16-bitlik mikroişlemcinin FPGA mimarileri kullanılarak gerçekleştirilmsi

The design and implementation of a 16-bit microprocessor using FPGA architectures

  1. Tez No: 198664
  2. Yazar: ESMA ALAER
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALİ TANGEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Electrical and Electronics Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2006
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 106

Özet

Dijital devrelerin karmaşıklığının giderek artması tasarım metotlarının dagelişmesini gerektirmektedir. Geleneksel metotların yerini, tasarım süresini vemaliyetini azaltan, esnek yapıları sayesinde tasarımcıya büyük kolaylık getiren?donanım tanımlama dilleri? (HDL) almıştır. Bir donanım tanımlama dili yardımıylabir çok alt birimden oluşan tasarım tek bir elemana yüklenebilir ve bu sayede tek birçip içerisinde bir sistem (system-on-chip-SoC) oluşturularak baskı devre çıkarma,lehimleme gibi hem uzun süren hem de maliyeti azaltan işlemler devredençıkartılabilir.?SoC? teknolojisinde tasarımı meydana getiren birimler bir donanım tanımlamayardımıyla ifade edilirler. Tanımlanan sistemin mantıksal olarak doğruluğunun testiiçin fonksiyonel simülasyon aşaması gerçekleştirildikten sonra bütün birimlersentezlenerek tasarımı meydana getiren bağlantılar oluşturulur. Sentezleme sonrasındaise yerleştirme ve bağlama basamağına geçilir. Yerleştirme ve bağlama işlemindensonra yapılan simülasyon ile tasarımın zamansal açıdan gerekli şartları sağlayıpsağlamadığı gözlemlenebilir. Bütün birimler, sentezleme ve yerleştirme işlemlerisonunda tekrar programlanabilir bir tümleşik devreye aktarılır. Sistemin uygulamaaşamasında gerek büyük kapasiteleri ve gerekse de tasarım çabukluğundan dolayıFPGA tümleşik devreleri tercih edilmektedir.Bu çalışmada 16-bit mikroişlemcinin FPGA mimarileri kullanılarak tüm altbirimleriyle birlikte tasarımı sunulmaktadır. Tasarlanan mikroişlemci, 16-bit adresyolu ve 16-bit veri yoluna sahiptir. 16 tane genel amaçlı saklayıcı, program sayıcı ve 3-bit durum saklayıcı içermektedir. Her bir komut 16-bit kelime uzunluğuna sahiptir.Mikroişlemci toplama, çıkarma, çarpma, bölme gibi aritmetik komutları; AND, OR,NOT, XOR gibi lojik komutları; yükleme ve saklama gibi yer değiştirme komutlarınıyürütebilmektedir. Mikroişlemcinin frekansı, aritmetik ve lojik komutlar için yaklaşık3 MHz, yer değiştirme komutları için yaklaşık 1,5 MHz ve ivedi yer değiştirmekomutları için yaklaşık 2,3 MHz'dir.ix

Özet (Çeviri)

As a result of the increase in digital circuits? complexity, new designmethods need to be developed. Traditional methods have been replaced with?hardware description languages (HDL), which have flexible structures, short designcycle and low-cost. A design composes a number of sub-units, which can be uploadedinto a programmable device by using an HDL. Therefore, a system (SoC) in a singlechip can be created without doing processes which increase the cost and time tomarket, such as forming a PCB and soldering.In SoC technology, design units are described by using a hardware descriptionlanguage. To test the logical verification of the described system, a functionalsimulation process is realized, and then the net-list of the design is formed withsynthesizing all units. After timing simulation, routing processes are realized. Later,timing simulation can be done to observe whether the design meets necessary timingrequirements or not. Then all units are uploaded into a programmable device. In theimplementation step, FPGA devices are preferred because of their huge capacity andreducing the design cycle.This study presents a design and implementation of 16-bit microprocessor with VHDLby using FPGA. The microprocessor can directly access to the memory which consistsof 16-bit words, addressed by a 16-bit word-address. Instructions are all multiples of16-bit words, and are stored in this memory. There are 16 general purpose registers(R0-R15), a program counter (PC) and a condition code register (CC). Themicroprocessor can execute 16 instructions such as add, subtract, multiply, divide, loadand store. The frequency of the microprocessor is about 3 MHz for operand such asadd, subtract, multiply and divide and about 1.5 MHz for operand such as load andstore and about 2.3 MHz for operand such as quick load and quick store.x

Benzer Tezler

  1. FPGA'lerle mikroişlemci tasarımı ve gerçekleştirilmesi

    Designing and implementing microprocessor using FPGA's

    FEHMİ KAZANCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. AHMET DERVİŞOĞLU

  2. Eğitim amaçlı temel bir mikroişlemci tasarımı ve gömülü sistem uygulaması

    A basic microprocessor design and embedded system application for educational purposes

    MEHMET BAKACAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKırıkkale Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HALİL MURAT ÜNVER

  3. Leon3 mikroişlemcisi tabanlı sistem tasarımı

    Leon3 microprocessor based system design

    AHMET ÇAĞRI BAĞBABA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN

  4. Mpf-ı/88 ile frekansmetre uygulaması

    Frequency meter application with mpf-i/88

    Ö. FARUK ÖZGÜVEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1987

    Mühendislik BilimleriYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEZGİN ALSAN

  5. Bilgisayar mimarisi öğretimi için basit 8-bit işlemci emülasyonu üzerine bir çalışma

    A study on simple 8-bit processor emulation for teaching computer architecture

    MEHMET SELİM ELMALI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKırgızistan-Türkiye Manas Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. RAYIMBEK SULTANOV