题目：“龙芯一号”CPU优化及SOC架构搭建

SOC ( System - on - Chip)设计技术始于20世纪90年代中期，随着半导体工艺技术的发展，IC设计者能够将愈来愈复杂的功能集成到单硅片上，SOC正是在集成电路向集成系统转变的大方向下产生的。由于SOC可以充分利用已有的设计积累，显著地提高了ASIC的设计能力，因此发展非常迅速，引起了工业界和学术界的关注，是集成电路发展的必然趋势。龙芯一号处理器IP核是北京神州龙芯集成电路有限公司与中国科学院计算技术研究所研制的兼顾通用及嵌入式CPU特点的32 位处理器内核。国产CPU IP核自从龙芯一号在2002年成功流片后，已有多次成功流片的经验。但国产CPU的一个通病是：它的研制仅仅局限于科研项目，CPU的流片成功往往意味着项目的终结。而欧美及日本等国研制的CPU会经由个人电脑及嵌入式系统投入市场，接受市场的考验与锤炼，从而使其研制技术得到不断提高。本课题源自实验室与计算所的科研项目：以龙芯一号为嵌入式CPU，研制出一款具有市场价值的SOC芯片，该芯片主要应用于视频领域。本文首先介绍了SOC原型机各重要部分（包括：CPU、片上总线、存储设备及图形加速设备）的实现方法，总结出该原型机的设计方案；然后在FGPA上实现了AMBA2.0总线架构，SDRAM控制设备及支持图形加速的LCD控制设备；最后对该系统进行了RTL级的功耗优化。该原型机在不同厂商的FPGA上运行良好，证明设计可行。本文通过一个符合当今设计潮流的SOC设计项目，从宏观上，来研究和探索在SOC设计领域所涉及的设计思想和关键技术；从微观上，详细阐述集成电路前端设计的各项工程技术问题。本文中SOC系统所涉及的所有组件，除了CPU IP是计算所以网表形式提供的以外，其他完全是自己独立设计并完成调试的。本文的内容结构遵循从系统开始构架到系统前端设计在FPGA上实现的流程；详细阐述在系统构架阶段的思考方向以及在系统实现阶段所遇到的工程技术问题。