8位微控制器体系架构的设计研究

文章摘要：在8位RISC微控制器的流水线设计中，存在很多种方案。不同方案所对应的面积、速度与功耗各不相同。具体的选用则应该从多个方面融合考虑。首先应该由系统的工作速率要求和流水线级数、深度推导出多种具体的流水线结构方案及其所需要的严格时序；然后从系统的功耗、面积、性能及由流水线相关和转移问题引起的设计复杂度等方面考虑出发，判断各方案的优劣；最后折衷选择符合的最优方案。 4.5 低功耗技术 随着半导体工业的迅猛发展，集成电路进入深亚微米阶段，微处理器的时钟频率和芯片集成度不断提高，功耗已在很多设计领域成为了首要关注的问题，这点最为突出的即是高性能微处理器和便携电子设备产品。 在根据系统功能说明进行软硬件协

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　　在8位RISC微控制器的流水线设计中，存在很多种方案。不同方案所对应的面积、速度与功耗各不相同。具体的选用则应该从多个方面融合考虑。首先应该由系统的工作速率要求和流水线级数、深度推导出多种具体的流水线结构方案及其所需要的严格时序；然后从系统的功耗、面积、性能及由流水线相关和转移问题引起的设计复杂度等方面考虑出发，判断各方案的优劣；最后折衷选择符合的最优方案。

　　4.5 低功耗技术

　　随着半导体工业的迅猛发展，集成电路进入深亚微米阶段，微处理器的时钟频率和芯片集成度不断提高，功耗已在很多设计领域成为了首要关注的问题，这点最为突出的即是高性能微处理器和便携电子设备产品。

　　在根据系统功能说明进行软硬件协同设计、确定指令体系结构时，不同的设计出发点所导致的设计功耗结果差别会很大。因此整个体系架构的确定无疑是低功耗问题应该考虑的首要问题，主要体现以下几个方面：1）尽可能根据功能需求优化指令集，简化系统的译码单元和执行单元；2）通过开发硬件的并行性以及功能单元的流水执行来实现低功耗的结构；3）合理设置确定存储器、寄存器的容量，减少所需的总线数目；4）系统硬件的各个子模块划分以及软件上设置不同的工作状态对功耗的优化非常重要。

　　5.结束语

　　在微控制器应用领域日益广泛的今天，对微控制器提出了更高要求，希望速度更快、功耗更低、价格低廉、易学易用以及组成系统时的外围器件更少。因此，对目前应用数量最广的8位微控制器的产品开发和设计研究显得尤为重要。又体系结构设计是整个设计关键之关键，其后的所有工作，都是依赖于所设计的体系结构来进行的。本文就此对8位RISC体系架构中采用的关键技术所应该考虑的问题进行了分析和探讨，具有一定的研究价值和意义。

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