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zy10

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实验报告

2022 年 6 月 6 日成绩：

姓名

学号

班级

专业

计算机科学与技术

课程名称

计算机组成原理课程设计

任课老师

指导老师

机位号

实验序号

实验名称

实现 R-I-J 型指令的 cpu 设计实验

实验时间

5.25

实验地点

1 教 604

实验设备号

一、实验程序源代码

`timescale 1ns / 1ps

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Company:

// Engineer:

// Create Date: 11:05:34 05/25/2022

// Design Name:

// Module Name: zy10

// Project Name:

// Target Devices:

// Tool versions:

// Description:

// Dependencies:

// Revision:

// Revision 0.01 - File Created

// Additional Comments:

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

module zy10(

clk,rst,clk_m,

Inst_code,PC,

opcode,rs,rt,rd,shamt,func,imm,offset,

ALU_F,ZF,OF,ALU_OP,

imm_s,rt_imm_s,

ALU_B,R_Data_A,W_Addr,W_Data,imm_kz,R_Data_B,M_R_Data,Write_Reg,Mem_Write,Mem_Add

PC_s,PC_next,w_r_s,wr_data_s

);

input clk;//时钟

input rst;//清零

input clk_m;

output reg [31:0]PC;//地址

output reg [31:0]PC_next;

wire [31:0]PC_new;

output [31:0]Inst_code;//取出的指令

output [5:0]opcode,func;//指令分段

output [4:0]rs,rt,rd,shamt;//指令分段

output [15:0]imm,offset;//指令分段

wire [25:0]address;//指令分段

output [31:0] ALU_F;//ALU 结果

output reg [2:0] ALU_OP;//ALU 结果

output ZF,OF;

output reg Write_Reg;

output reg Mem_Write;

output [31:0]R_Data_A;

output [31:0]R_Data_B;

output [31:0]M_R_Data;

output [7:0]Mem_Addr;

output reg imm_s;

output reg rt_imm_s;

output [4:0]W_Addr;

output [31:0]ALU_B;

output [31:0]W_Data;

output reg [31:0]imm_kz;

output reg [1:0]PC_s;

output reg[1:0]w_r_s;

output reg[1:0]wr_data_s;

initial PC = 32'h00000000;

assign PC_new = PC + 4;

ROM_J ROM1 (

.clka(clk), // input clka

.addra(PC[7:2]), // input [5 : 0] addra

.douta(Inst_code) // output [31 : 0] douta

);

always @(*)

case (PC_s) //根据 PC_s ，赋值 PC_next

2'b00: PC_next = PC_new;

2'b01: PC_next = R_Data_A;

2'b10: PC_next = PC_new + (imm_kz<<2);

2'b11: PC_next = {PC_new[31:28],address,2'b00};

endcase

always @(negedge clk or posedge rst)

begin

if (rst)

PC = 32'h00000000; //PC 复位;

else

PC = PC_next; //PC 更新为 PC+4;

end;

assign opcode = Inst_code[31:26];

assign rs = Inst_code[25:21];

assign rt = Inst_code[20:16];

assign rd= Inst_code[15:11];

assign shamt = Inst_code[10:6];

assign func = Inst_code[5:0];

assign imm= Inst_code[15:0];

assign offset= Inst_code[15:0];

assign address = Inst_code[25:0];

always @(*)

begin

ALU_OP = 3'b100; //默认做加法

imm_s = 1'b0; //默认对立即数/偏移量进行 0 扩展

rt_imm_s = 1'b0; //默认读出 rt 寄存器的数据送 ALU_B

Write_Reg = 1'b1; //默认写寄存器

Mem_Write = 1'b0; //默认不写存储器

PC_s = 2'b00;

w_r_s = 2'b00;

wr_data_s = 2'b00;

if (opcode==6'b000000) //R 指令

begin

case (func)

6'b100000:begin ALU_OP=3'b100;end //add

6'b100010:begin ALU_OP=3'b101;end //sub

6'b100100:begin ALU_OP=3'b000;end //and

6'b100101:begin ALU_OP=3'b001;end //or

6'b100110:begin ALU_OP=3'b010;end //xor

6'b100111:begin ALU_OP=3'b011;end //nor

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