본 논문에서는 연구용 VHDL 및 CAD 툴을 사용하여 톱다운 설계방식에 의하여 소 형 마이크로프로세서(MPU;microprocessor unit)의 설계를 수행한다. 이를 위하여 기본 MPU와 이의 파이프라인화 구조를 제안한다. 설계목표와 명령어, 아키텍쳐가 결정되면, 이를 우선 C 언어로 모의실험하여 동작을 확인하며, 다음 VHDL 모의실험의 경우, 주어 진 입력에 대하여 내부 레지스터의 내용을 점검하여 동작을 확인한다. 다음에, 이를 연구용 CAD 툴에 의해 완전주문형(full-custom)/반주문형(semi-custom) 설계방식에 의해 레이아웃을 수행하며 관련 모의 실험을 수행한다. 이어 성능개선을 위하여 제안 한 파이프라인 구조를 모의실험을 통하여 타당성을 확인하며 아울러 관련 문제점 및 향후 연구방향에 관해 논한다. 결론적으로, 본 논문을 통하여 MPU의 설계방법을 정립 하였으며, 아울러 성능개선을 위한 아키텍쳐의 설계변화가 가능하였다.
In this paper, design of small microprocessor unit is implemented using research purpose VHDL and CAD tools by top-down design method. For this, original basic MPU and its pipelining architectures are suggested. Once, design target, instruction sets, architecture are decided, the operation is confirmed by C language simulation, and then the operation is confirmed by checking internal register contents for given inputs in the case of VHDL simulation. Then, design layouts are made by full/semi-custom design methods by research CAD tools and related simulation is implemented. The feasibility of suggested pipelined structure for performance improvement is confirmed by simulation, and related problems and future research directions are discussed. In conclusion, the MPU design methodology is set up and the design change of architecture is possible by this paper.
