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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。

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

可重配置的时钟精确嵌入式处理器仿真平台的研究

内容摘要

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