和提高内存访问效率的芯片设计体系。早期的计算机使用汇编语言编程，由于内存速度慢且价格昂贵，使得CISC体系得到了用武之地。它的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。后来功能需求越来越丰富，因此越来越多的复杂指令被加入到指令系统中，但是还必须保持着前向的兼容性。内容的不断扩充和兼容性的考虑，导致庞大的CISC指令系统形成了。在20世纪90年代中期之前，大多数的微处理器都采用CISC体系包括I
tel的80x86和Motorola的6sK系列等6。CISC体系结构几乎没有考虑流水线的因素，使得指令执行起来耗时而且寻址复杂。1975年，IBM的设计师提出了一种新的体系结构和指令集设计方案，这就是RISC体系结构。典型的RISC处理器具有以下特点：（1）指令功能简单，各指令的复杂度分布均衡，有利于形成流水线；（2）控制电路简单，多采用硬连线方式来实现。因为不需要额外的存取微程序存储器来完成指令的执行，因此可以直接使用硬连线方式来设计；（3）指令定长，指令格式简单，指令编码固定。这样字段固定，使操作码得译码与操作数的存取可以同时执行，使得控制单元的设计简单化；（4）ALU指令和访存指令分开，并且访存种类很少。（5）以寄存器对寄存器的运算为主。寄存器对寄存器的运算有助于减少对存储器的访问次数，提高数据的存取速度78。
14课题工作内容
本文一共分为七章。各章节内容安排如下第一章绪论。
f第二章微处理器的体系结构。研究了CPU的整体设计，指令系统和时序分析以及流水线的实现。第三章CPU数据通路设计。详细介绍了通路模块中的程序计数器、指令寄存器、程序存储器等的具体设计和功能实现。第四章CPU控制单元的设计。详细介绍了控制单元中的控制器和状态机的设计和功能实现。第五章CPU的仿真验证。验证CPU的部分功能。第六章总结和展望。
f第二章微处理器体系结构
21CPU的功能和构成
CPU是计算机的核心组成部分。计算机进行信息处理可分为以下两个步骤9。（1）将数据和程序（即指令序列）输入到计算机的存储器中；（2）从第一条指令的地址开始执行该程序，得到所需的结果，结束运行。CPU的作用是协调和控制计算机的各个部件，并执行程序的指令序列，使其有条不紊的进行，因此必须具备以下基本功能取指令：当程序已在存储器中时，首先根据程序入口地址取出一条程序，为此要发出指令的地址及相关的控制信号分析指令：即指令译码，既对当前所取的指令进行分析，指出它要求什么操作，并产生r