学 课 程 实 验 报 告华 中 科 技 大
1 CPU设计实验
1.1 设计要求
(1) 在logisim平台利用已给出的组件构建一个32位MIPS 单周期CPU,该CPU支持如
表1. 1列出的核心指令集中的8条指令。要求绘制单周期MIPS CPU数据通路、实
现单周期硬布线控制器,并最终能在完成的CPU上运行冒泡排序的测试程序
sort.hex且获得正确的输出结果。
(2) 在logisim平台利用已给出的组件构建一个32位MIPS 多周期CPU,该CPU支持如
表1. 1列出的核心指令集中的8条指令。要求绘制多周期MIPS CPU数据通路,以
两种方式实现控制器,即分别实现微程序控制器和硬布线控制器。并最终能在完
成的CPU上运行冒泡排序的测试程序sort.hex且获得正确的输出结果。
表 1. 1 8 条核心指令集
#
MIPS指令 格式
1 add $rd,$rs,$rt
R[$rd]←R[$rs]+R[$rt] 溢出时产生异常,且不修改R[$rd]
2 slt $rd,$rs,$rt
R[$rd]←R[$rs]<R[$rt] 小于置1,有符号比较
3 addi $rt,$rs,imm
R[$rt]←R[$rs]+SignExt16b(imm) 溢出产生异常
4 lw $rt,imm($rs) R[$rt]←Mem4B(R[$rs]+SignExt16b(imm))
5 sw $rt,imm($rs) Mem4B(R[$rs]+SignExt16b(imm))←R[$rt]
6 beq $rs,$rt,imm if(R[$rs] = R[$rt]) PC ← PC + SignExt18b({imm, 00})
7 bne $rs,$rt,imm if(R[$rs] != R[$rt]) PC ← PC + SignExt18b({imm, 00})
8 syscall
系统调用,这里用于停机
1.2 方案设计
1.2.1 设计单周期MIPS CPU数据通路
待实现的8条指令,syscall停机指令可直接通过连接PC寄存器的使能端将其禁用达
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