简单微处理器的设计
微处理器的设计及性能优化
微处理器的设计及性能优化微处理器是现代电子设备中不可或缺的一部分，它负责处理设备内部的数据和操作，从而使设备得以正常工作。
微处理器被广泛应用于计算机、手机、家电、汽车等各个领域。
本文将就微处理器的设计及性能优化展开详细的探讨。
一、微处理器的基本结构微处理器可以分为数据通路和控制单元两部分。
其中数据通路用于处理数据，而控制单元则负责控制数据通路的运行。
数据通路由运算单元、寄存器堆、数据缓存和总线组成，它们的协同工作使得微处理器能够对数据进行各种处理操作。
控制单元由时钟、指令译码器和状态机等组成，它控制数据通路的执行，使得微处理器能够实现复杂的计算和处理任务。
二、微处理器的设计流程微处理器的设计流程一般包括指令集架构设计、逻辑设计、物理设计和验证测试等环节。
1. 指令集架构设计指令集架构是微处理器的核心，它决定了微处理器能够执行哪些指令和操作。
在设计指令集架构时，需要考虑指令的复杂度和效率、寄存器数量和位宽、总线结构和数据缓存等问题。
这些问题的决策将直接影响微处理器的性能和功耗。
2. 逻辑设计逻辑设计是将指令集架构转化为电路设计的过程，它涉及到微处理器各个组成部分的电路设计。
在逻辑设计过程中，需要根据指令集架构设计各个时序和逻辑方案，保证微处理器的功能正确且效率高。
3. 物理设计物理设计是将逻辑电路转化为标准元件的物理电路实现。
在物理设计过程中，需要考虑芯片尺寸、功耗、散热等问题。
同时，还要进行电路布图和版图设计，保证电路的正确性和可靠性。
4. 验证测试在微处理器设计完成后，需要进行验收测试，以验证微处理器电路的正确性和性能。
测试方法包括仿真验证和硬件实验测试。
通过验证测试，可以发现设计中存在的问题，并对它们进行改善和优化。
三、微处理器的性能优化微处理器的性能优化是实现高性能芯片的关键。
针对不同应用场景和需求，有以下几种性能优化方法。
1. 时钟频率优化时钟频率是微处理器性能的一个关键指标，它决定了微处理器单位时间内能够执行的指令数量。
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案第一章：微处理器概述1.1 微处理器的定义与发展历程1.2 微处理器的组成与工作原理1.3 微处理器的性能指标1.4 嵌入式系统与微处理器的关系第二章：微处理器指令系统2.1 指令系统的基本概念2.2 常见的指令类型及其功能2.3 指令的寻址方式2.4 指令执行过程第三章：微处理器存储系统3.1 存储器的分类与特点3.2 内存管理单元（MMU）3.3 存储器层次结构与缓存技术3.4 存储系统的性能优化第四章：微处理器输入/输出系统4.1 I/O 接口的基本概念与分类4.2 常见的I/O 接口技术4.3 直接内存访问（DMA）4.4 interrupt 与事件处理第五章：嵌入式系统设计概述5.1 嵌入式系统的设计流程5.2 嵌入式处理器选型与评估5.3 嵌入式系统硬件设计5.4 嵌入式系统软件设计第六章：嵌入式处理器架构与特性6.1 嵌入式处理器的基本架构6.2 嵌入式处理器的分类与特性6.3 嵌入式处理器的发展趋势6.4 嵌入式处理器选型considerations 第七章：数字逻辑设计基础7.1 数字逻辑电路的基本概念7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 组合逻辑电路与触发器7.4 微处理器内部的数字逻辑设计第八章：微处理器系统设计与验证8.1 微处理器系统设计流程8.2 硬件描述语言（HDL）与数字逻辑设计8.3 微处理器系统仿真与验证8.4 设计实例与分析第九章：嵌入式系统软件开发9.1 嵌入式软件的基本概念9.2 嵌入式操作系统与中间件9.3 嵌入式软件开发工具与环境9.4 嵌入式软件编程实践第十章：嵌入式系统应用案例分析10.1 嵌入式系统在工业控制中的应用10.2 嵌入式系统在消费电子中的应用10.3 嵌入式系统在医疗设备中的应用10.4 嵌入式系统在其他领域的应用案例分析第十一章：嵌入式系统与物联网11.1 物联网基本概念与架构11.2 嵌入式系统在物联网中的应用11.3 物联网设备的硬件与软件设计11.4 物联网安全与隐私保护第十二章：实时操作系统（RTOS）12.1 实时操作系统的基本概念12.2 RTOS的核心组件与特性12.3 常见的实时操作系统及其比较12.4 实时操作系统在嵌入式系统中的应用第十三章：嵌入式系统功耗管理13.1 嵌入式系统功耗概述13.2 低功耗设计技术13.3 动态电压与频率调整（DVFS）13.4 嵌入式系统的电源管理方案第十四章：嵌入式系统可靠性设计14.1 嵌入式系统可靠性概述14.2 故障模型与故障分析14.3 冗余设计技术与容错策略14.4 嵌入式系统可靠性评估与测试第十五章：现代嵌入式系统设计实践15.1 现代嵌入式系统设计挑战15.2 多核处理器与并行处理15.3 系统级芯片（SoC）设计与集成15.4 嵌入式系统设计的未来趋势重点和难点解析第一章：微处理器概述重点：微处理器的定义、发展历程、组成、工作原理、性能指标。
基于VLSI的数字信号处理器设计与实现
基于VLSI的数字信号处理器设计与实现数字信号处理器（DSP）是一种专门用于数字信号处理的微处理器。
与通用微处理器相比，DSP的计算速度更快，更灵活，并为解决各种信号处理问题提供了更多的功能和算法。
现在许多应用领域都离不开DSP，例如通信、音频、视频、图像、雷达和信号检测等。
因此，开发高效的DSP是非常重要的。
在本文中，我们将讨论基于VLSI技术的数字信号处理器的设计和实现。
VLSI （Very Large Scale Integration）指的是将许多晶体管和其他电子元件集成在一个芯片上的技术，以实现更高的集成度和更小的芯片面积。
1. DSP架构DSP的基本要素包括中央控制单元（CPU）、存储器、输入输出（IO）端口和数字信号处理器。
其中，CPU控制数据流经过存储器和算法处理，并通过IO端口进行数据输入和输出。
不同的DSP可能使用不同的架构，例如Harvard、Von Neumann和MIMD等。
Harvard架构将指令存储器和数据存储器分开，可以实现更高的指令执行速度。
Von Neumann架构将指令存储器和数据存储器集成在一起，可以实现更高的存储器利用率。
MIMD架构允许多个处理器执行不同的算法。
2. DSP算法DSP一般使用数字滤波器，FFT、DFT和数字滤波器等算法来处理数字信号。
滤波器是DSP的最常用算法之一，用于从信号中提取有用的信息。
数字滤波器可以是有限差分滤波器、无限脉冲响应滤波器或一般的差分方程滤波器等。
FFT和DFT用于将一个信号从时域转换为频域，并可以帮助人们更好地理解信号。
FFT是用于高效计算DFT的快速算法，使用了变址法和蝶形算法。
数字滤波器是通过数学算法模拟传统的模拟滤波器来实现的。
数字滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通和带阻滤波器等，用于控制信号频率的范围。
3. DSP硬件DSP的硬件包括VLSI芯片、数字信号处理模块、中央控制器和各种IO接口等。
数字信号处理模块处理从存储器和IO模块读取的数据，然后将其传递给中央控制器。
微处理器的低功耗芯片设计技术
微处理器的低功耗芯片设计技术随着半导体工艺的飞速发展和芯片工作频率的提高，芯片的功耗迅速增加，而功耗增加又将导致芯片发热量的增大和可靠性的下降。
因此，功耗已经成为深亚微米集成电路设计中的一个重要考虑因素。
为了使产品更具竞争力，工业界对芯片设计的要求已从单纯追求高性能、小面积转为对性能、面积、功耗的综合要求。
而微处理器作为数字系统的核心部件，其低功耗设计对降低整个系统的功耗具有重要的意义。
2000年年初，Transmeta公司推出了 Crusoe处理器，以其独特的低功耗设计技术和非凡的超低功耗表现，在业界引起巨大轰动，引发了低功耗处理器设计的激烈竞争。
在2006年的英特尔开发者论坛大会(Intel DeveloperForum)上，英特尔展示了多款基于下一代技术的微处理器。
其中，Metom 主要用于笔记本电脑，最大功耗仅有5W，而将于2006年底上市的超低电压版Merom的功耗则只有0．5W；Conroe主要面向台式机，其最大功耗为65W，远远低于现有Pentium 4处理器的95W；服务器处理器Woodcrest的最大功耗为80W，而现有的Xeon处理器的功耗为110W。
本文首先介绍了微处理器的功耗来源，重点介绍了常用的低功耗设计技术，并对今后低功耗微处理器设计的研究方向进行了展望。
1 微处理器的功耗来源研究微处理器的低功耗设计技术，首先必须了解它的功耗来源。
高层次仿真得出的结论。
从图1中可以看出，时钟单元(Clock)功耗最高，因为时钟单元有时钟发生器、时钟驱动、时钟树和钟控单元的时钟负载；数据通路(Datapath)是仅次于时钟单元的部分，其功耗主要来自运算单元、总线和寄存器堆。
除了上述两部分，还有存储单元(Memory)，控制部分和输入／输出(Control，I／O)。
存储单元的功耗与容量相关。
CMOS电路功耗主要由3部分组成：电路电容充放电引起的动态功耗，结反偏时漏电流引起的功耗和短路电流引起的功耗。
电路中的微处理器与单片机设计与分析
电路中的微处理器与单片机设计与分析在现代科技领域中，微处理器和单片机是两个重要的概念。
它们是电子设备中的核心部件，能够实现各种复杂的计算和控制任务。
本文将对这两个概念进行深入的设计与分析，并探讨它们在电路设计中的应用。
1. 微处理器的设计与分析微处理器是一种集成电路，能够执行计算机程序并控制其他电子设备的操作。
它由中央处理器（CPU）、内存以及各种输入输出接口组成。
微处理器的设计非常复杂，需要考虑电路的稳定性、速度和功耗等方面。
首先，微处理器的核心是中央处理器。
它负责执行各种指令并处理数据。
一个好的中央处理器应具备高速运算的能力和低功耗的特性。
此外，中央处理器还需要具备一定的并行处理能力，以提高计算效率。
其次，微处理器还需要配备足够的内存。
内存是存储数据和程序的地方，对于微处理器的运行非常重要。
一个良好的设计应该能够充分利用内存空间，确保数据传输的高效性。
另外，输入输出接口也是微处理器设计中的重要考虑因素。
这些接口用于与外部设备进行通信，例如键盘、显示器、打印机等。
设计者需要确保接口的稳定性和兼容性，以便实现各种应用场景下的数据传输和操作控制。
综上所述，微处理器的设计与分析需要兼顾电路的稳定性、速度和功耗。
设计者需要通过合理的电路布局和优化算法，来实现高效的数据计算和控制。
2. 单片机的设计与分析单片机是一种集成电路，内部包含了中央处理器、存储器和各种输入输出接口。
与微处理器不同的是，单片机是具有独立功能的一个完整系统。
它通常被用于嵌入式系统中，例如智能家电、汽车电子等领域。
在单片机设计中，需要考虑两个主要方面：处理能力和资源优化。
处理能力是指单片机能够执行的计算和控制能力。
一个好的设计应该能够满足特定应用场景的要求，例如实时控制、高速数据处理等。
处理能力的提升通常需要通过优化电路结构和算法来实现。
资源优化是指单片机内部硬件资源的合理利用。
单片机的存储器、输入输出口和外设接口等资源是宝贵的，设计者需要根据实际需求进行合理分配。
电子科技大学微处理器系统结构与嵌入式系统设计实验一
电子科技大学实验报告课程名称微处理器系统结构与嵌入式系统设计实验名称ARM汇编基础实验任课教师 XXX 实验教师 XXX姓名黑XX学号2012XXXXXXXXX 实验地点 XXXXXXX 分组号 X组时间 XXXX年 X月X日XX：XX~XX：XX一、实验目的1.掌握ARM汇编指令。
2.学习掌握C与汇编混合编程基础。
3.熟练使用ARM调试工具RVDS进行调试操作。
二、实验内容1．熟悉ARM汇编。
2．用ARM汇编实现1+2+...+N。
3．C调用汇编实验（实现字符串拷贝功能）。
4．汇编调用C实验。
5．ARM汇编实现冒泡算法（选做)三、实验步骤1)用ARM汇编实现1+2+….n的运算。
在sum.s文件中，添加如下代码：SUN_L1ADD R0,R1BVS SUM_ENDCMP R1,R2BHS SUM_ENDADD R1,#1B SUN_L12）理解C和汇编，并用汇编程序实现字符串拷贝，并在C程序中调用该汇编程序。
在汇编文件testfile1. s中添加两行汇编代码，实现：拷贝源字符串的一个字节到R2中,将拷贝的字节复制到目标空间。
关键代码如下：strcopy;------------------------------------------;用汇编实现字符串拷贝LDRB R2,[R1],#1 ;R1对应源字符串首地址，利用寄存器间接寻址读取字符到R2STRB R2,[R0],#1 ;R0对应目的字符串首地址，利用寄存器间接寻址保存字符CMP R2,#0BNE strcopyMOV PC,LR;------------------------------------------END ;文件结束3)在汇编中调用C函数。
在汇编文件testfile2.s中相应位置添加汇编代码，通过调用c函数g（）实现1+2+3+glovb1，结果存在R8中。
关键代码如下：STR LR,[SP,#-4]!MOVS R0,#1MOVS R1,#2MOVS R2,#3LDR R4,=glovb1LDR R3,[R4] ;传递参数BL gMOV R8,R0ADD sp,sp,#4LDR pc,[sp],#4中，通过伪指令EQU，定义N的值。
微处理器的低功耗芯片设计技术
维普资讯
ｌ
另 一 种 常 用 的时 钟 技 术 就 是 可 变 频 率 时 钟 。它 根 据
２ 常用 的低 功 耗设 计 技 术
低 功耗 设 计 是 一 个 复 杂 的综 合 性 课 题 。就 流程 而 言 ，
系 统 性 能 要 求 ， 置 适 当 的 时 钟 频 率 以 避 免 不 必 要 的 功 配 耗 。门 控 时 钟 实 际 上 是 可 变 频 率 时 钟 的 一 种 极 限情 况 （ 即 只 有 零 和 最 高 频 率 两 种 值 ） 因 此 ， 变 频 率 时 钟 比门控 时 ， 可
ｌＩ０ ＿／
以其 独 特 的低 功 耗 设 计 技 术 和 非 凡 的超 低 功耗 表 现 ， 业 在
界引 起 巨大 轰 动 ， 发 了低 功 耗 处 理 器设 计 的激 烈 竞 争 。 引
在 ２０ ０ ６年 的 英 特 尔 开 发 者 论 坛 大 会 （ｎ ｅ Ｄｅ ｅｏ ｅ Ｉｔｌ ｖ ｌｐ ｒ
积 转 为对 性 能 、 积 、 耗 的 综 合 要 求 。而 微 处 理 器 作 为 面 功
数 字 系 统 的 核 心 部 件 ， 低功 耗 设 计 对 降低 整 个 系 统 的功 其 耗 具 有 重 要 的意 义 。
２０ ０ ０年 年 初 ， ａ ｓ ｔ 司 推 出 了 Ｃ ｕ ｏ Ｔｒｎ ｍｅａ公 ｒ ｓ ｅ处 理 器 ，
钟 技 术 更 加 有 效 ， 需 要 系 统 内嵌 时 钟 产 生 模 块 Ｐ Ｌ， 但 Ｌ 增 加 了 设 计 复 杂 度 。去 年 Ｉ ｔｌ 司 推 出 的 采 用 先 进 动 态 功 ｎｅ 公 耗 控 制 技 术 的 Ｍｏ ｔｃｔ ｎｅ ｉ ｏ处 理 器 ， 利 用 了 变 频 时 钟 系 就 统 。该 芯 片 内嵌 一 个 高 精 度 数 字 电 流 表 ， 用封 装 上 的微 利
用硬件描述语言设计一个简单的超标量流水线微处理器
摘
要
提 高擞 北理 器的 指 争蜓 并 行 是 擞 处理 器 体 系结构 发 展 的 方 向 ， 件描 述语 言描 述和 抽 象能 力强 ， 文 论 速 了用硬 件 硬 本
描 述 语 言设 计一 个具 有超 标量 流水 性 能 的 简单 擞 处理 器 的 设 计 思 想及 实现 。 关键 词 ： 件描 述 语 言 ， 标量 流水 ， 硬 超 擞处 理 器
理 ， 用 了超 标 量 流 水 ， 及 超 长指 令 字 （Ｌ ｖ ） 采 以 Ｖ Ｌ ｖ 等
体 系结构技 术 ， 提高微 处 理器 的指令 级 并行是微 处 理 器 体系结 构发 展 的方 向 硬 件 描 述 语 言 （ ａｄ ｒ ｅ ｃｉｔ ｎ Ｌ ｎ Ｈ ｒｗａｅ Ｄ ｓ ｒ ｉ ａ — ｐｏ
题 的处理 很重要 ， 超标量 流水 结构 的简单 微处 理 器 本 采 用 了超 标量 流水 结 构 ． 次发 射两 条 指 令 ， 这 两 每 而 条 同时发 射 的指令应 不存 在 资源 冲突或数据 相关 ， 因 此， 需要 对 指 令进行 相 关 性检 查 ， 且有一 个 指 令 调 并 度 方法 。 该微 处理器 对指 令 的相关性 检查 采用 配对 规 则， 该规 则是 ： 两条 指令 闻不 存在 Ｒ Ｗ （ 后读 ） Ａ 写 冒险 和 ＷＡ 写后 写 ） Ｗ（ 冒险 。即同时执行 的两条指 令 中的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
简单微处理器的设计摘要：本课程设计采用EDA技术设计简单微处理器。
系统设计采用自顶向下的设计方法。
它由数的输入，数的比较，数的交换和结果输出四部分组成。
系统实现采用硬件描述语言VHDL把系统电路按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真并分析。
系统结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的应用价值。
关键词：处理器；输入；比较；交换目录1 引言 (1)1.1课题设计的背景、目的 (1)1.2 课程设计的内容 (1)2 EDA、VHDL简介 (2)2.1 EDA简介 (2)2.2 VHDL简介 (2)VHDL语言的特点 (2)VHDL的设计流程 (3)3 简单微处理器的设计过程 (4)3.1设计规划 (4)3.2 各模块设计及相应程序 (4)4 系统仿真 (8)1.数的输入. (8)2 数的比较。
(8)3 交换两个数。
(9)4 结果输出（从小到大）. (9)结束语 (11)致谢 (12)参考文献 (13)附录 (14)1 引言随着社会的发展，科学技术也在不断的进步。
特别是计算机产业，可以说是日新月异，而处理器，作为计算机中的一个重要部分，其性能从很大程度上决定了计算机的性能。
本设计介绍的简单微处理器，要求具有以下验证程序所要求的功能：输入包含10个整数（无符号数）的数组M，按从小到大的顺序输出这10个数。
1.1课题设计的背景、目的微处理器技术的发展是与微电子技术即大规模集成电路技术的发展分不开的。
微电子技术以每18个月集成度提高一倍的速度迅速发展。
20世纪80年代初，主要是16位微处理器8086/8088。
1985年推出了80386微处理器，完成了16位体系结构向32位体系结构的转变。
1989年80486出现了。
80486的设计目标是提高指令执行速度和支持多处理器系统。
80486在芯片内部增加一个8KB的高速缓冲存储器(cache)，还增加了相当于80387的浮点部件(FPU)，在基本指令的实现上，采用硬布线逻辑而不是微程序技术。
1993年3月，Intel公司推出了第一代“奔腾”微处理器(Pentium)，微处理器技术发展进入了一个新的阶段。
到目前为止，“奔腾”已有四代产品。
“奔腾”的设计思想是把如何提高微处理器内部指令执行的并行性作为主导。
指令执行的并行性越好，微处理器的性能就越高。
本次设计的目的就是了解并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想，通过学习的VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识，学习VHDL基本单元电路的综合设计应用。
通过对实用电子称的设计，巩固和综合运用所学课程，理论联系实际，提高IC设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。
通过课程设计深入理解VHDL语言的精髓，达到课程设计的目标。
1.2 课程设计的内容本设计主要介绍的设计一台简单微处理器，要求具有以下验证程序所要求的功能：输入包含10个整数（无符号数）的数组M，按从小到大的顺序输出这10个数。
( 1 )程序开始及输入10个数据。
( 2 )数的比较。
( 3 )交换两个数。
( 4 )结果输出（从小到大）。
2 EDA、VHDL简介2.1 EDA简介EDA是Electronic Design Automation(电子设计自动化)的缩写，EDA技术是20世纪90年代初以来迅速发展起来的现代电子工程领域的一门新技术。
它可以编程逻辑器件（PLD）为载体，以计算机为工作平台，以EDA工具软件为开发环境，以硬件描述语言（HDL）作为电子系统功能描述方式，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。
2.2VHDL简介VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。
1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。
自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。
此后VHDL 在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。
1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。
现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。
有专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog 语言将承担起大部分的数字系统设计任务。
2.3VHDL语言的特点VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。
在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。
这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
应用VHDL进行工程设计的优点是多方面的。
（1）与其他的硬件描述语言相比，VHDL具有更强的行为描述能力，从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。
强大的行为描述能力是避开具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。
（2）VHDL丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性，随时可对设计进行仿真模拟。
（3）VHDL语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。
符合市场需求的大规模系统高效，高速的完成必须有多人甚至多个代发组共同并行工作才能实现。
（4）对于用VHDL完成的一个确定的设计，可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并自动的把VHDL描述设计转变成门级网表。
（5）VHDL对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。
2.4VHDL的设计流程它主要包括以下几个步骤：1.设计规范的定义这个有点象系统的设计的总体规划，就是要明确这个系统有哪些设计要求，和你要想到达的目标。
2.采用VHDL进行设计描述这部分包括设计规划和程序的编写。
设计规划主要包括设计方式的选择及是否进行模块划分。
设计方式一般包括直接设计，自顶向下和自底向下设计，这个和其他软件语言差不多。
最重要还是模块划分，这个和设计者的设计水平有很大关系。
完成规划设计后，就可以编写个模块的VHDL程序了，最后将各模块的VHDL程序综合起来就完成了整个设计的VHDL描述.3.VHDL程序仿真这个过程和其他软件语言没什么区别。
4.综合、优化和布局布线综合指的是将设计描述转化成底层电路的表示形式，其结果是一个网表或者是一组逻辑方程；优化，这个主要是为了提高程序的执行效率及减少资源的利用；布局布线，指的是将逻辑关系转化成电路连接的方式。
5.后仿真。
这个与VHDL程序仿真不同，这个不仅是对逻辑方面的验证，还要进行时序功能验证。
6.器件编程3 简单微处理器的设计过程3.1设计规划计算器通过简单的数字键盘输入操作数，其中所键入的数据将被暂存在移位寄存器中，然后根据运算符执行产生不同的操作结果，所获得的运算结果再通过译码电路转移到七段显示器输出。
整个微处理器的工作原理图如图3.11所示。
图3.1 微处理器的工作原理图3.2 各模块设计及相应程序本系统设计了10条指令：IN1(输入到目的寄存器)，MOV（将一个数送入目的寄存器），MOV1（将源寄存器中的数据存储到目的寄存器所指向的地址单元），MOV2（将源寄存器所指向的地址单元中的数送入目的寄存器）， OUT1(输出)，CMP（将目的寄存器和源寄存器所指向的地址单元中的数据进行比较），DEC（将目的寄存器中的数据自减一），INC（将目的寄存器中的数据自加一），JMP（无条件跳转），JB（小于跳转），下表列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。
关键程序数的选择模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY MUX5 ISPORT(R0_B,R1_B,R2_B,R3_B,ALU_B:IN STD_LOGIC;R0_IN,R1_IN,R2_IN,R3_IN,ALU_IN:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);MUX5OUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END MUX5;ARCHITECTURE A OF MUX5 ISBEGINPROCESS(ALU_B,R3_B,R2_B,R1_B,R0_B)BEGINIF(ALU_B='1' AND R3_B='1' AND R2_B='1' AND R1_B='1' AND R0_B='0') THENMUX5OUT<=R0_IN;ELSIF(ALU_B='1' AND R3_B='1' AND R2_B='1' AND R1_B='0' AND R0_B='1') THEN MUX5OUT<=R1_IN;ELSIF(ALU_B='1' AND R3_B='1' AND R2_B='0' AND R1_B='1' AND R0_B='1') THEN MUX5OUT<=R2_IN;ELSIF(ALU_B='1' AND R3_B='0' AND R2_B='1' AND R1_B='1' AND R0_B='1') THEN MUX5OUT<=R3_IN;ELSIF(ALU_B='0' AND R3_B='1' AND R2_B='1' AND R1_B='1' AND R0_B='1') THEN MUX5OUT<=ALU_IN;ELSE MUX5OUT<=ALU_IN;END IF;END PROCESS;END A;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY FEN2 ISPORT(MUX5_IN:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);LED_B,WR: IN STD_LOGIC;OUT_MUX3,OUT_PUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END FEN2;ARCHITECTURE A OF FEN2 ISBEGINPROCESS(LED_B)BEGINIF(LED_B='0' AND WR='0') THENOUT_PUT<=MUX5_IN;OUT_MUX3<="00000000";ELSEOUT_MUX3<=MUX5_IN;END IF;END PROCESS;END A;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY MUX3 ISPORT(SW_B,CS:IN STD_LOGIC;FEN2_IN,MUX2_2IN,SW_IN:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);MUX3OUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END MUX3;ARCHITECTURE A OF MUX3 ISBEGINPROCESS(SW_B,CS)BEGINIF(SW_B='0' AND CS='1') THENMUX3OUT<=SW_IN;ELSIF(SW_B='1' AND CS='0') THENMUX3OUT<=MUX2_2IN;ELSIF(SW_B='0' AND CS='0') THENMUX3OUT<=FEN2_IN;ELSEMUX3OUT<="11101110";END IF;END PROCESS;END A;4 系统仿真4.1数的输入以下仿真波形图的测试输入为(34，15，25，92，17，06，83，68，72，87)。