1. 研究目的与意义
随着微电子产业的迅速发展，集成电路技术已经成为我们生产生活的重要成部分得益于集成电路技术的不断进步，以其为基础的微处理器的发展也越来越迅速，应用领域也得到了扩展，无论是在工业控制、无线通信、国防领域，还是在网络以及消费电子、交通医疗等领域，微处理器都是必不可少的核心部件。微处理器即CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）是一种可编程化的特殊集成电路，它的所有组件集成在一块或者分布在数块芯片上。微处理器主要由控制单元、算术逻辑单元（ALU）、寄存器堆和内部总线构成[8]。
从1971年Intel公司研制成功第一块微处理器Intel4004以来，微处理器的发展速度十分迅猛[5]。在微处理器不断发展的同时，精简指令集的设计思想也被逐渐应用在微处理器的设计中[8]。1974年，IBM沃森研究中心的研究员JohnCocke发现了著名的“8020定律”。根据这个定律，加州大学柏克莱分校的帕特森教授在1979年首次提出了一种新的计算机处理器的设计思想即精简指令集计算机。
在1986年，HP公司首先利用RISC技术研制出了PA-8000处理器，其主频可以达到180KHz。同年，IBM公司已经运用这一技术成功生产了第一台RISC架构的个人汁算机RT-PC。在2001年，HP公司开发的PA-8700处理器也正式投入到服务器和工作站的使用中。自80年代以来，利用RISC技术研制的计算机越来越商业化，各大计算机系统制造厂商都竞相采用此技术研制性能更强，集成度更高的RISC处理器。例如Intel公司在x86系统中引入RISC的设计思想，使x86处理器的性能疯狂提升，Intel公司也在个人计算机领域获得了巨额利润。IBM公司利用此技术研制出了业内最著名的RISC架构的处理器PowerPC系列，PowerPC系列有通用的处理器、嵌入式控制器和内核，由于其具有通信处理能力强、高性能、低功耗等特点，所以在高端服务器、个人计算机、消费电子产品以及大型通信设备中都得到了应用。此外，ARM公司的ARM系列在嵌入式微处理器领域也具有非常重要的地位。如今手机里的核心处理器95％都是采用的ARM芯片。ARM系列最先进、性能最高的处理器是Cortex-A57，在同样的功耗水平下，它的性能是当今高端智能手机的三倍，这使其在手机到平板电脑领域取得了无法比拟的胜利[8]。
2. 研究内容与预期目标
本论文是做一个基于FPGA的RISC_CPU系统。研究内容有如何实现基于FPGA实现简易的RISC_CPU并进行实验验证、基于SOC嵌入式CPU实现基本运算与控制功能和基于FPGA实现复杂时序逻辑电路功能。本论文的预期目标是做一个基于FPGA的RISC_CPU设计，包括设计一个具有运算和控制功能的SOC嵌入式CPU和一个基于RISC_CPU演示运算乘法与流水灯实验。
3. 研究方法与步骤
研究方法是学习并研究RISC_CPU，设计出一个CPU的软核和固核。我将先学习RISC_CPU的基本结构和原理，从时钟发生器、指令寄存器、累加器、算术逻辑运算单元、数据控制器、状态控制器、程序计数器、地址多路器这8个基本部件考虑。然后进行 RISC_CPU操作和时序、RISC_CPU寻址方式和指令系统，最后对RISC_CPU模块进行调试。从抽象到具体逐步实现RISC_CPU系统的分析和实现。
4. 参考文献
[1] 夏宇闻．Verilog数字系统设计教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社. 2003.
[2] 袁俊泉, 孙敏琪, 曹瑞. Verilog数字系统设计教程[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社. 2002.
[3] 龙惠民, 吴静. 基于FPGA的RISC CPU设计[J]. 兵器自动化,2006,25(12):86-92.
5. 工作计划
1:2022/0218-2022/0225 查阅论文资料
2:2022/0226-2022/0305 撰写开题报告
3:2022/0306-2022/0320 方案设计与外文翻译
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
