【正文】 r(3:0) 計 算 結(jié) 果 寄存器堆→ RAM：寄存器堆輸出 (rt)到 RAM 數(shù)據(jù)端 4） ALU→ RAM： ALU 計算結(jié)果輸入到 RAM 地址段 G. 完善設(shè)計圖 為了控制寫 MEM(RAM)，加入 MEMWr 控制信號 為了判斷是原數(shù)據(jù)還是 MEM回寫寄存器堆，加入回寫寄存器堆選擇信號 MEMtoREG 跳轉(zhuǎn)指令類 A. 包含指令： jr， j， jal， bne， beq B. 指令格式： jr: j: jal: beq/bne: 3126 2521 206 50 op（ 000000） rs((11111)) 000...000 func(001000) 3126 250 op（ 000010） address 3126 250 op（ 000011） address 3126 2521 2016 150 op rs rt offset 10 C. 指令特點： 1) 多種類型指令，指令類型是 op 決定 2) 可能導(dǎo)致 PC值改變較大的量 3) 需要跳轉(zhuǎn)控制 D. 所需器件： 2） 取指部分 PC 寄存器、加法器（產(chǎn)生下一條 PC）、 ROM（存放指令）、選擇器、拓展器、移位器 2）執(zhí)行部分 寄存器堆、 ALU（計算）、控制器（產(chǎn)生控制信號）、選擇器 E. 所需信號： ALUCtr(3:0)： ALU 操作類型控制信號 jr 是否為 jr 指令 returnaddress 是否為 jal指令 BNE 是否為 BNE 指令 Branch 是否有分支 Jump 是否跳轉(zhuǎn) F. 操作步驟 1） PC→ ROM：將 PC 送入 ROM 2） ROM→控制器：將指令的 op， func 送入控制器 控制器：產(chǎn)生控制信號 ROM→寄存器堆： rs， rt 送入寄存器堆兩個讀地址端口 Ra(4:0)、 Rb(4:0) 3） 寄存器堆→ ALU ：寄存器堆輸出 (rs) 、 (rt) 送到 ALU 兩輸入端 ALU：根據(jù)控制信號 ALUCtr(3:0)計算結(jié)果 4） 取指部分 ：根據(jù)控制信號回寫對應(yīng) PC G. 設(shè)計圖 1） 取指部分： 11 2） 執(zhí)行部分 12 13 3. 各部件的設(shè)計與特色 控制器 設(shè)計思路： 我們通過模塊化設(shè)計的方法，將指令之間的關(guān)聯(lián)取消，避免了繁雜和易出錯的化簡操作，同時又保持了較好的可擴(kuò)展性，可以改動極少地根據(jù)需要增加指令。 3 2. 數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)（列出自己已經(jīng)完成的指令） 數(shù)據(jù)格式 在數(shù)據(jù)傳輸上，由于我們所有數(shù)據(jù)最終都是 32 位的結(jié)果，在使用的元器件的數(shù)據(jù)和地址端都以 32 位為標(biāo)準(zhǔn)，便于在后續(xù)的操作中的操作。 指令地址在內(nèi)存中按順序安排，當(dāng)執(zhí)行一段程序時，默認(rèn)順序進(jìn)行。 三、本設(shè)計的主要特色（主要體現(xiàn)自己的設(shè)計特色） 1. 實現(xiàn)了所有 31 條指令。 計算機硬件課程設(shè)計 設(shè)計報告 學(xué)號： 09012328 姓名： 唐志灝 成績： 學(xué)號： 09012317 姓名： 王凱健 成績： 東南大學(xué)計算機科學(xué)與工程系 二 0一四 年 十一 月 目錄 目錄 .......................................................................................................................... 1 一、設(shè)計名稱 ................................................................................................................... 1 二、實驗?zāi)康暮腿蝿?wù) ........................................................................................................ 1 三、本設(shè)計的主要特色（主要體現(xiàn)自己的設(shè)計特色） ....................................................... 1 四、設(shè)計方案 ................................................................................................................... 2 1. 本設(shè)計的體系結(jié)構(gòu) ................................................................................................ 2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及表示 ............................................................................................ 2 尋址方式 ...................................................................................................... 2 寄存器組織 ................................................................................................... 2 指令系統(tǒng) ..................................................................................................... 2 存儲系統(tǒng) ..................................................................................................... 2 2. 數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)（列出自己已經(jīng)完成的指令） ............................................... 3 數(shù)據(jù)格式 ...................................................................................................... 3 指令格式 ...................................................................................................... 3 利用寄存器操作類 ............................................................................... 3 需要 移位操作類 .................................................................................. 5 立即數(shù)操作類 ...................................................................................... 6 利用 存儲器操作類 ............................................................................... 8 跳轉(zhuǎn)指令類 ......................................................................................... 9 3. 各部件的設(shè)計與特色 ........................................................................................... 13 控制器 ........................................................................................................ 13 設(shè)計思路： ....................................................................................... 13 遇到的問題： .................................................................................... 17 解決方法： ....................................................................................... 17 ALU ........................................................................................................... 17 設(shè)計思路 ： ....................................................................................... 17 遇到的問題： .................................................................................... 19 解決的方法： .................................................................................... 19 取指部件 .................................................................................................... 19 設(shè)計思路： ....................................................................................... 19 遇到的問題： .................................................................................... 21 解決的方法： .................................................................................... 22 寄存器堆 .................................................................................................... 22 設(shè)計思路： ....................................................................................... 22 遇到的問題： .................................................................................... 23 解決的方法： .................................................................................... 23 存儲器 ........................................................................................................ 24 設(shè)計思路： ....................................................................................... 24 遇到的問題： .................................................................................... 26 解決的方法： .....................................................