2017级北航计算机学院计算机组成原理课程设计(MIPS CPU).zip

: "2017级北航计算机学院计算机组成原理课程设计(MIPS CPU)" 涉及的核心知识领域是计算机组成原理，主要聚焦于MIPS架构的CPU设计。MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种精简指令集计算机（RISC）架构，广泛用于教学和嵌入式系统。 : 这个课程设计项目可能涵盖了MIPS处理器的基本组成、指令系统、流水线设计、内存系统、输入/输出接口以及相关的硬件描述语言（如Verilog或VHDL）的使用。学生可能需要设计并实现一个简化版的MIPS CPU，通过模拟或硬件实现来验证其功能。 **知识点详解：** 1. **计算机组成原理基础**：这包括了解计算机的五大组成部分——运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，以及它们之间的交互。 2. **MIPS指令集**：MIPS指令集是精简且高效的，主要包括数据处理指令（如加法、减法）、逻辑操作、跳转和分支、加载和存储等。理解每种指令的功能和格式是设计CPU的基础。 3. **CPU结构**：MIPS CPU通常包括取指单元(IF)、指令译码单元(ID)、执行单元(EX)、数据存储单元(MEM)和写回单元(BE)。理解这些单元的作用及其在流水线中的作用至关重要。 4. **流水线技术**：MIPS CPU通常采用多级流水线，通过重叠指令的处理来提高性能。需要掌握分支预测、数据冲突解决（比如前向传播和转发）等技术。 5. **内存系统**：包括高速缓存（Cache）设计，理解缓存的工作原理、替换策略（如LRU）以及缓存的块大小和行对齐等问题。 6. **寄存器文件**：MIPS架构有固定的寄存器数量，了解它们的作用，如何访问和使用它们是CPU设计的关键部分。 7. **I/O接口**：学习如何设计CPU与外部设备的接口，如键盘、显示器或其他外围设备。 8. **硬件描述语言**：如Verilog或VHDL，用于描述数字逻辑电路。学生需要学会用这些语言编写CPU的逻辑描述，并进行仿真验证。 9. **模拟与验证**：通过软件模拟工具（如ModelSim）或FPGA硬件平台，验证设计的正确性和性能。 这个课程设计项目旨在让学生深入理解计算机硬件的工作原理，提升系统设计能力，并具备实际动手实现的能力。通过这样的实践，学生将能够更好地理解和应用计算机组成原理中的理论知识。