計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)——cpu課程設(shè)計(jì)報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-01-21 18:21本頁(yè)面
【正文】 e by the right stuff. */ do_instruction(instr,mips,0,changedReg,changedMem)。} 實(shí)習(xí)題目二【需求規(guī)格說(shuō)明】需要使用Logisim來(lái)創(chuàng)建一個(gè)16位單時(shí)鐘周期CPU.1512111098765432100rsrtrdparty bits!funct參見Rtype Instructions1rsrtimmediateudisp: DISP[imm] = $rs2rsrtimmediateului: $rt = imm 83rsrtimmediateuori: $rt = $rs | imm4rsrtimmediatesaddi: $rt = $rs + imm5rsrtimmediateuandi: $rt = $rs amp。 imm6rsrtimmediateslw: $rt = MEM[$rs + imm]7rsrtimmediatessw: MEM[$rs+imm] = $rt8jump addressjump9rsrtoffsetbeq10rsrtoffsetbne RType Instructionsfunctmeaning0or: $rd = $rs | $rt1and: $rd = $rs amp。 $rt2add: $rd = $rs + $rt3sub: $rd = $rs $rt4sllv: $rd = $rs $rt5srlv: $rd = $rs $rt6srav: $rd = $rs $rt7slt: $rd = ($rs $rt) ? 1 : 0問(wèn)題描述：根據(jù)題目要求一步步進(jìn)行設(shè)計(jì)，先完成比較簡(jiǎn)單的電子元件，分部分完成元件，再在main中進(jìn)行拼接構(gòu)建datapath?！舅惴ㄔO(shè)計(jì)】設(shè)計(jì)思想：pc實(shí)現(xiàn)：注意：3個(gè)跳轉(zhuǎn)指令jump,beq,bne 運(yùn)算的結(jié)果輸入pc,先在外部進(jìn)行判斷是否這三條指令。若是，則輸入非零數(shù)值；若否，則輸入0。三個(gè)“或運(yùn)算”組合就是判斷是否為零，若非零，則選擇把跳轉(zhuǎn)地址輸入pc寄存器中。regfile的實(shí)現(xiàn)：需要注意的是，選擇輸入和選擇輸出，需要使用多路復(fù)用器判斷輸出。指令分割器的實(shí)現(xiàn)：技巧：使用分位器分割16位指令，R格式分割部分最多是6份，I格式是把后8位（后3份）組合成Imm8,J格式是把除opcode部分外的都組合成target_adress。srl的實(shí)現(xiàn)： 題目要求：srl: $rd = $rs $rt使用多個(gè)分位器組合實(shí)現(xiàn)移位運(yùn)算，最后由$rt寄存器中的值的后4位選擇移位數(shù)。若$rt寄存器中的值的高12位不為零，則移位數(shù)大于16位，即移位后結(jié)果為零。剛開始時(shí)不知道如何判斷移位數(shù)，同學(xué)認(rèn)為移位數(shù)應(yīng)該為shamt部分的值，但最后我還是根據(jù)題目要求實(shí)現(xiàn)判斷移位數(shù)。至于如何實(shí)現(xiàn)，在參考其他材料后，我才知道可以使用多個(gè)或運(yùn)算元件實(shí)現(xiàn)判斷高12位是否為零。 addi的實(shí)現(xiàn)：輸出的結(jié)果為補(bǔ)碼。修改后，可判斷是否溢出jump指令的實(shí)現(xiàn)：取當(dāng)前pc的高四位，新的pc={(當(dāng)前pc高四位)+target_adresss}beq指令的實(shí)現(xiàn)：當(dāng)$rs==$rt時(shí)，即busA – busB=0時(shí)執(zhí)行跳轉(zhuǎn)。跳轉(zhuǎn)比較器：因?yàn)槊恳粋€(gè)ALUstr值對(duì)應(yīng)一種運(yùn)算，所以與d,e,f比較，若其中一個(gè)相等則輸出非零值。否則輸出零。（這里必須輸出零，否則會(huì)導(dǎo)致輸出隨機(jī)數(shù)，以致cpu運(yùn)行停止）加減法判斷溢出：注意：實(shí)現(xiàn)能判斷溢出的加法需要使用兩個(gè)加法器，一位的最高位加法器和15位的低位加法器，由高位加法器的in和out進(jìn)行抑或運(yùn)算判斷是否溢出。另外，由于只有加減法才需要判斷檢測(cè)是否溢出。【附錄】結(jié)合上面所有元件，整理組合成為一個(gè)datapath。綜合所有控制條件，制作表格，列出不同指令的opcode,func，regDst,regwr,ALUstr,Menwr,等等的數(shù)值。下面便是control和datapath.control(控制器)Datapath(數(shù)據(jù)通路) 總 結(jié) 這次的課程設(shè)計(jì)很特別，對(duì)我來(lái)說(shuō)很有難度，基本上是從抽象的知識(shí)中進(jìn)行一些自己完全陌生的設(shè)計(jì)。由于自己之前一直沉浸在C++課程設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤的喜悅中，所以計(jì)組的課程設(shè)計(jì)也拖延了一周，實(shí)在抱歉。但是，我確實(shí)把我兩個(gè)課程設(shè)計(jì)題目都弄懂了，并通過(guò)自己的形式表現(xiàn)出來(lái)。 還是那句話，“只有實(shí)踐才能真正掌握知識(shí)點(diǎn)和編程方法，任何脫離編程練習(xí)的編程學(xué)習(xí)都是空談，都是糊弄人的?！?這次計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)涉及很多我們之前學(xué)過(guò)但都不會(huì)應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)。雖然設(shè)計(jì)前期很苦惱，感覺無(wú)從下手，特別是cpu設(shè)計(jì)，開始時(shí)完全不知道題目在說(shuō)什么，要我們做什么，怎么用那個(gè)工具，等等的問(wèn)題。對(duì)此，我曾經(jīng)毫無(wú)頭緒過(guò)，曾經(jīng)想過(guò)直接按照別人的套路來(lái)設(shè)計(jì)，或直接copy……但我最后還是一個(gè)人在思考，想不通的就問(wèn)同學(xué)，最后我嘗試著實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的元件，慢慢地，我對(duì)工具熟悉了，對(duì)流程了解了，對(duì)遇到的問(wèn)題（短路、錯(cuò)誤等等）可以自己解決了。思路有了，元件設(shè)計(jì)漸漸有了自己的想法，最后終于實(shí)現(xiàn)所有的元件并把他們組裝起來(lái)了。看著自己的datapath自動(dòng)地運(yùn)行起來(lái)，我就有了信心。最后我實(shí)現(xiàn)了傳說(shuō)中很復(fù)雜的control,終于，大功告成！我們可以沒(méi)有頭緒，但不可以沒(méi)有開始嘗試的勇氣；我們可以沒(méi)有思路，但不可以沒(méi)有做下去的信心；我們可以沒(méi)有按時(shí)完成，但不可以沒(méi)有自己的思考。雖然我這次的課程設(shè)計(jì)是搭著“大神們”的肩膀完成的，但仍然耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，實(shí)在是自己領(lǐng)悟能力不高，對(duì)題目的理解能力不足。如今，我更應(yīng)該好好練習(xí)，彌補(bǔ)不足，腳踏實(shí)地，勇于踏出第一步。25 25
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