没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
18 浏览量
2022-07-06
07:41:42
上传
评论
收藏 439KB PDF 举报
温馨提示
计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf计算机组成原理与接口技术实验报告.pdf
资源推荐
资源详情
资源评论
























计算机组成原理与接口技
术实验报告
一. 实验目的
1. 掌握单周期CPU数据通路图的构成、原理及其设计方法;
2. 掌握单周期CPU的实现方法,代码实现方法;
3. 认识和掌握指令与CPU的关系;
4. 掌握测试单周期CPU的方法。
二. 实验内容
设计一个单周期 CPU,该 CPU 至少能实现以下指令功能操作。需
设计的指令与格式如下:
==> 算术运算指令
(1)add rd , rs, rt (说明:以助记符表示,是汇编指
令;以代码表示,是机器指令)
000000 rs(5 位) rt(5 位) rd(5 位) reserved
功能:rd←rs + rt。reserved 为预留部分,即未用,一般填
“0”。
(2)addi rt , rs ,immediate
000001 rs(5 位) rt(5 位) immediate(16 位)
功能:rt←rs + (sign-extend)immediate;immediate 符号扩
展再参加“加”运算。

(3)sub rd , rs , rt
000010 rs(5 位) rt(5 位) rd(5 位) reserved
完成功能:rd←rs - rt
==> 逻辑运算指令
(4)ori rt , rs ,immediate
010000 rs(5 位) rt(5 位) immediate(16 位)
功能:rt←rs | (zero-extend)immediate;immediate 做“0”
扩展再参加“或”运算。
(5)and rd , rs , rt
010001 rs(5 位) rt(5 位) rd(5 位) reserved
功能:rd←rs & rt;逻辑与运算。
(6)or rd , rs , rt
010010 rs(5 位) rt(5 位) rd(5 位) reserved
功能:rd←rs | rt;逻辑或运算。
==> 传送指令
(7)move rd , rs
100000 rs(5 位) 00000 rd(5 位) reserved
功能:rd←rs + $0 ;$0=$zero=0。
==> 存储器读/写指令
(8)sw rt ,immediate(rs) 写存储器
100110 rs(5 位) rt(5 位) immediate(16 位)
功能:memory[rs+ (sign-extend)immediate]←rt;immediate

符号扩展再相加。
(9) lw rt , immediate(rs) 读存储器
100111 rs(5 位) rt(5 位) immediate(16 位)
功能:rt ← memory[rs + (sign-extend)immediate];
immediate 符号扩展再相加。
==> 分支指令
(10)beq rs,rt,immediate
110000 rs(5 位) rt(5 位) immediate(位移量,16 位)
功能:if(rs=rt) pc←pc + 4 + (sign-extend)immediate <<2;
特别说明:immediate 是从 PC+4 地址开始和转移到的指令之间
指令条数。immediate 符号扩展之后左移 2 位再相加。为什么要左移
2 位?由于跳转到的指令地址肯定是 4 的倍数(每条指令占 4 个字
节),最低两位是“00”,因此将 immediate 放进指令码中的时候,
是右移了 2 位的,也就是以上说的“指令之间指令条数”。
==> 停机指令
(11)halt
111111 00000000000000000000000000(26 位)
功能:停机;不改变 PC 的值,PC 保持不变。
三. 实验原理
单周期 CPU 指的是一条指令的执行在一个时钟周期内完成,
然后开始下一条指令的执行,即一条指令用一个时钟周期完成。电平
从低到高变化的瞬间称为时钟上升沿,两个相邻时钟上升沿之间的时

间间隔称为一个时钟周期。时钟周期一般也称振荡周期(如果晶振的
输出没有经过分频就直接作为 CPU 的工作时钟,则时钟周期就等于振
荡周期。若振荡周期经二分频后形成时钟脉冲信号作为 CPU 的工作时
钟,这样,时钟周期就是振荡周期的两倍。)
CPU 在处理指令时,一般需要经过以下几个步骤:
(1) 取指令(IF):根据程序计数器 PC 中的指令地址,从存储器
中取出一条指令,同时,PC 根据指令字长度自动递增产生下一条指令
所需要的指令地址,但遇到“地址转移”指令时,则控制器把“转移
地址”送入 PC,当然得到的“地址”需要做些变换才送入 PC。
(2) 指令译码(ID):对取指令操作中得到的指令进行分析并译码,
确定这条指令需要完成的操作,从而产生相应的操作控制信号,用于
驱动执行状态中的各种操作。
(3) 指令执行(EXE):根据指令译码得到的操作控制信号,具体
地执行指令动作,然后转移到结果写回状态。
(4) 存储器访问(MEM):所有需要访问存储器的操作都将在这个
步骤中执行,该步骤给出存储器的数据地址,把数据写入到存储器中
数据地址所指定的存储单元或者从存储器中得到数据地址单元中的
数据。
(5) 结果写回(WB):指令执行的结果或者访问存储器中得到的数
据写回相应的目的寄存器中。
单周期 CPU,是在一个时钟周期内完成这五个阶段的处理。
剩余15页未读,继续阅读
资源评论


春哥111
- 粉丝: 1w+
- 资源: 5万+
上传资源 快速赚钱
我的内容管理 展开
我的资源 快来上传第一个资源
我的收益
登录查看自己的收益我的积分 登录查看自己的积分
我的C币 登录后查看C币余额
我的收藏
我的下载
下载帮助


安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
