計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)--單周期32位cpu的設(shè)計(jì)-wenkub
2023-06-18 05:31:22 本頁面
【正文】 中取得指令，分析解釋后在從數(shù)據(jù)存儲器中取得用于計(jì)算的數(shù)據(jù)，計(jì)算的接過可存放到數(shù)據(jù)存儲器中。 單周期中央處理器 cpu 設(shè)計(jì) 通過調(diào)用前面編寫的一系列元器件來實(shí)現(xiàn)單周期 CPU，它能處理 MIPS 中列出的 20 條常用指令。 ~ 這一時刻， A 為 00000060， CLK 為 0， WE 為 0，則為讀信號， MEMCLK 此時此刻有一個上升沿，故獨(dú)處地址 A 對應(yīng)的數(shù)據(jù) DO 位 000000A3。圖 920 中此刻時段正好也為這樣，因此得證。真值表如 93 所示， DO 表示在指令數(shù)據(jù)文件中地址 A對應(yīng)的指令數(shù)據(jù)。在本屆中使用 LPM_ROM 來實(shí)現(xiàn)，它能保存 64條指令字，如圖 910所示。 REGRT 標(biāo)記指令中的 [20..16]或 [15..11]中的哪一種作為運(yùn)算的目標(biāo)寄存器。 SHIFT 標(biāo)記移位運(yùn)算，由于移位運(yùn)算的運(yùn)算數(shù)需要位數(shù)拓展。 CALL（ JAL）標(biāo)記 31 號寄存器，由于 JAL 指令要把分支延遲槽下一條指令的指令地址保存在寄存器 31號中，故需要設(shè)置一個控制信號 CALL，當(dāng) CALL=1時，選擇 31 號寄存器，為 JAL 跳轉(zhuǎn)指令提供寄存器，當(dāng) CALL=0 時，從 32 位的寄存器堆中根據(jù)地址選擇出一個 32 位的寄存器用于讀或?qū)憯?shù)據(jù)。根據(jù)表 33 列出的 20 條指令編碼的邏輯表達(dá)式如下，其中，OP[5..0]為操作碼 OP， FUNC[5..0]為功能碼 FUNC，電路符號如圖 94 所示。 控制部件設(shè)計(jì) ........................................................................................................................... 4 單周期中央處理器 cpu設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 9 計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 12 調(diào)試程序編制及主機(jī)系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................ 12 心得體會 ................................................................................................................................ 16 參考資料 ....................................................................................................................................... 16 1 指 令系統(tǒng)設(shè)計(jì) R 型指令 (op=0001) │ ←─━━━ op────→ │ ← rs → │ ← rt → │ ← rd → │ ←─━━━━ func━━━──── │ add(func=000001)：將 rs 寄存器中的值和 rt 寄存器中的值相加，結(jié)果存入 rd 寄存器 sub(func=000010)：將 rs 寄存器中的值和 rt 寄存器中的值相減，結(jié)果存入 rd 寄存器 and(func=000011)：將 rs 寄存器中的值和 rt 寄存器中的值相與，結(jié)果存入 rd 寄存器 or(func=000100)：將 rs 寄存器中的值和 rt 寄存器中的值進(jìn)行或運(yùn)算，結(jié)果存入 rd 寄存器 I 型指令 │ ←─━━━ op────→ │ ← rs → │ ← rt → │ ←─━━━━━━━立即數(shù)━━━━──── │ addi(op=1000)：將 rs 寄存器中的值與（補(bǔ)零成 32 位的）立即數(shù)減，結(jié)果存入 rt 寄存器 ori(op=0010)：將 rs 寄存器中的值與（補(bǔ)零成 32 位的）立即數(shù)或，結(jié)果存入 rt 寄存器 lw(op=0011)：將 RAM 中地址為 [rs+立即數(shù) ]單元的值寫入 rt sw(op=0100)：將 rt 中的值寫入 RAM 中地址為 [rs+立即數(shù) ]單元 beq(op=0101)：若 rs 中的值 =rt 中的值，則跳轉(zhuǎn)到（原本的下一個地址 +立即數(shù)） wr(op=0111)：把（補(bǔ)零成 32 位的）立即數(shù)寫入寄存器 rt J 型指令 │ ←─━━━ op────→ │ ←─── invalid ──→ │ ←─━━━━━━━地址━━━━━━──── │ 8 8 jump(op=0110)：直接跳轉(zhuǎn)到目的地址（ 8 位）開始執(zhí)行 2 指令譯碼器的作業(yè)是對取指令操作中得到的指令進(jìn)行譯碼，確定這條指令需要完成的操作。從而產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動執(zhí)行狀態(tài)中的各種動作。 域編號 [31..26] [25..21] [20..16] [15..11] [10..06] [05..00] R 形式 Op Rs Rt Rd Sa Func Add 000000 Rs Rt Rd 00000 100000 Sub 000000 Rs Rt Rd 00000 100010 And 000000 Rs Rt Rd 00000 100100 Or 000000 Rs Rt Rd 00000 100101 Xor 000000 Rs Rt Rd 00000 100110 Sll 000000 00000 Rt Rd Sa 000000 Srl 000000 00000 Rt Rd Sa 000010 Sra 000000 00000 Rt Rd Sa 000011 Jr 000000 Rs 00000 00000 00000 001000 I 形式 Op Rs Rt Immediate(立即數(shù) ) Addi 001000 Rs Rt Immediate Andi 001100 Rs Rt immediate Ori 001101 Rs Rt immediate Xori 001110 Rs Rt immediate Lw 100011 Rs Rt Offset Sw 101011 Rs Rt Offset Beq 000100 Rs Rt Offset Bne 000101 Rs rt Offset Lui 001111 000000 Rt Immediate J 形式 Op address J 000010 target jal 000011 target 3 V C COP[ 5. . 0] IN P U TV C CF U N C [ 5. . 0] IN P U TSLLO U T P U TSR LO U T P U TSR AO U T P U TJRO U T P U TAD D IO U T P U TAN D IO U T P U TOR IO U T P U TX OR IO U T P U TLWO U T P U TSWO U T P U TBEQO U T P U TBN QO U T P U TLU IO U T P U TJO U T P U TJ ALO U T P U TSU BO U T P U TAN DO U T P U TORO U T P U TAD DO U T P U TX ORO U T P U TA N D 6ins tA N D 6ins t 1A N D 6ins t 2A N D 6ins t 3A N D 6ins t 4A N D 6ins t 5A N D 6ins t 6A N
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