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中央处理器广义上指一系列可以执行复杂的计算机程序的逻辑机器。这个空泛的定义很容易地将在“CPU”这个名称被普遍使用,之前的早期计算机也包括在内。无论如何,至少从20世纪60年代早期开始(Weik 1961),这个名称及其缩写已开始在电子计算机产业中得到广泛应用。尽管与早期相比,“中央处理器”在物理形态、设计制造和具体任务的执行上有了戏剧性的发展,但是其基本的操作原理一直没有改变。早期的中央处理器通常是为大型及特定应用的计算机而定制。但是,这种昂.贵的为特定应用定制CPU的方法很大程度上已经让位于开发便宜、标准化、适用于一个或多个目的的处理器类。这个标准化趋势始于由单个晶体管组成的大型机和微机年代,随着集成电路的出现而加速。IC使得更为复杂的CPU可以在很小的空间中设计和制造(在微米的量级)。CPU的标准化和小型化都使得这一类数字设备在现代生活中的出现频率远远超过有限应用专用的计算机。现代微处理器出现在包括从汽车到手机到儿童玩具在内的各种物品中。论文首先介绍了中央处理器发展的历史,以及本文设计的研究背景,并在此基础上着重介绍了精简指令RISC CPU的结构以及基于RISC结构的MIPS CPU的有关背景资料,为论文后续的设计做好铺垫。接着详细介绍了一款基于MIPS指令集的5级流水线CPU的设计。本CPU主要包括流水线模块,控制模块,中断处理模块,以及ROM和RAM模块。本文成功解决了流水线设计中的数据相关以及控制相关问题,并为精确中断和异常处理设计了相应的电路。最后使用EDA验证软件Modelsim对设计进行了功能仿真和门级仿真,并将设计下载到了基于Altera Cyclone4 FPGA的开发板上进行了验证。验证结果表明本设计能实现所有功能。