基于FPGA与RISC-V的嵌入式系统设计

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第3章 RISC-V指令集 The devil is in the fine print. From the Web 魔鬼总是在文件细则中。 网络格言 RISC-V指令集第3章 71 了一家叫SiFive 的初创公司，向市场提供各类 RISC-V 的处理器内核，以及相关的 软件工具和开发套件。 3.2 8051的CISC指令集与RISC-V的比较 3.2.1 8051指令集简介 提到RISC（Reduced Instruction Set Computer ，精简指令集计算机），就必然 也会提到CISC（Complex Instruction Set Computer ，复杂指令集计算机）。在许多 嵌入式系统中得到广泛使用的8051 单片机，便是 CISC 指令集的典型代表。笔者 在开始设计RISC-V 处理器之前，也曾做过一款1T （单时钟周期）8051 处理器的 设计，所以对这两类不同类型的指令集都有深入了 解。这里笔者愿意将这些体会做 个总结，并由此来反映RISC-V 在技术设计上的优 势。 可能有许多读者对8051 单片机早已熟悉，该单片 机是由美国Intel 公司于20 世纪80 年代推出的一款8 位单片机。由于该单片 机方便易用，许多公司都推出了 第三方的兼容设计。直到今天，8051 单片机依然 被许多嵌入式系统所选用。 然而在20 世纪80 年代该单片机刚刚问世时，半导 体的制造工艺还只能达到 μm 级，处理器所能达到的时钟频率偏低。而且当 时硬件设计语言还处于起步阶段， 也缺乏自动设计的工具，软件多以手工汇编编程为 主。这就导致流水线设计的优势 无法得到发挥，并且每条指令需要多个时钟周期才 能完成。由于上述原因，当时的 指令集设计往往具有以下特点： （1）尽量在每条指令中实现更多的功能。例如 8051 的CJNE 指令，就 需要在一条指令中依次实现： ①与累加器做减法。 ②修改进位标示。 ③将结果做相等比较。 基于FPGA与RISC-V的嵌入式系统设计 五校 正文 1-140.indd 71 2019-12-27 10:44:00 72 ④ 根据比较结果决定是否跳转。