## **6.pipe cpu(Verilog,FPGA)**
计算机组成原理课程设计
### 6.1 简介
一个基于FPGA的简单的五级流水线CPU,支持基本的运算,跳转,数据存储与传送等基本指令,解决了流水线cpu中的控制相关和数据相关的问题。
### 6.2 技术细节
- 语言框架:
- Verilog,FPGA,时序电路仿真
- 根据五级流水的五个阶段(取指,译码,执行,执行,访存,写回),将整个cpu分为五个子模块分别编码实现,然后封装在顶层模块里。
- 在五个子模块中又分别对alu(运算模块),cu(控制模块),bru(跳转处理模块)等更小的子模块进行封装。
- 由于流水执行,跳转指令在译码阶段被识别时,下一条指令已经取指开始执行,如不处理,会导致寄存器值被更改,即控制相关问题。采用在跳转指令后插入空指令的方法处理控制相关。
- 下一条指令读寄存器时,前三条指令还未进行写回,如不处理,所读取的内容将不是最新的,即数据相关问题。采用数据前推的方式解决。
- 由于LW指令改写寄存器的写入数据在访存阶段才能确定,因此单纯的数据回推无法解决相关问题,需要在指令后插入一条空指令。为了简化设计,对于所有LW指令,无论是否出现数据相关,均在其后插入空指令。
- 通过汇编工具将指令翻译成二进制数字,然后输入cpu进行仿真。
### 6.3 功能演示
- cpu架构:<br>
![cpu架构图][pic-6.3.0]<br>
- 仿真结果:<br>
![仿真结果][pic-6.3.1]<br>
![仿真结果][pic-6.3.2]<br>
![仿真结果][pic-6.3.3]<br>
### 6.4 项目仓库
<https://github.com/HaoyuanMa/pipe-cpu-verilog>
----
[pic-6.3.0]: https://images.wait4echo.love/Works/pipe-cpu/wl-pc-arch.png
[pic-6.3.1]: https://images.wait4echo.love/Works/pipe-cpu/wl-pc-sim0.png
[pic-6.3.2]: https://images.wait4echo.love/Works/pipe-cpu/wl-pc-sim1.png
[pic-6.3.3]: https://images.wait4echo.love/Works/pipe-cpu/wl-pc-sim2.png
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pipe-cpu-verilog-main
pipe_cpu.ip_user_files
README.txt 129B
pipe_cpu.cache
wt
xsim.wdf 252B
java_command_handlers.wdf 1KB
webtalk_pa.xml 7KB
project.wpc 58B
gui_handlers.wdf 8KB
synthesis.wdf 5KB
pipe_cpu.hw
pipe_cpu.lpr 284B
testbench_1.wcfg 17KB
pipe_cpu.sim
sim_1
behav
xsim
webtalk_15828.backup.jou 913B
compile.bat 811B
xsim.ini 39B
elaborate.bat 1KB
glbl.v 1KB
xvlog.log 3KB
simulate.log 584B
elaborate.log 2KB
compile.log 3KB
webtalk.jou 912B
webtalk_10716.backup.jou 913B
webtalk_15828.backup.log 1KB
webtalk_14524.backup.jou 913B
xvlog.pb 5KB
testbench.tcl 449B
testbench_vlog.prj 894B
testbench_behav.wdb 129KB
webtalk_12164.backup.log 1KB
webtalk_12164.backup.jou 913B
webtalk_10716.backup.log 1KB
webtalk.log 1KB
xelab.pb 4KB
webtalk_3244.backup.log 1KB
simulate.bat 1020B
xsim.dir
testbench_behav
xsimk.exe 204KB
xsim.rlx 764B
obj
xsim_1.win64.obj 14KB
xsim_1.c 18KB
xsim_0.win64.obj 161KB
xsim.mem 16KB
xsim.type 24B
xsimkernel.log 317B
xsim.xdbg 60KB
xsim.dbg 62KB
Compile_Options.txt 251B
xsim.rtti 259B
webtalk
.xsim_webtallk.info 61B
usage_statistics_ext_xsim.html 3KB
usage_statistics_ext_xsim.xml 3KB
TempBreakPointFile.txt 28B
xsim.svtype 66B
xsim.reloc 13KB
xsimSettings.ini 1KB
xsimcrash.log 105B
xil_defaultlib
ids.sdb 6KB
testbench.sdb 927B
ifs.sdb 2KB
inst_ram.sdb 1KB
bru.sdb 2KB
regfile.sdb 14KB
cu.sdb 11KB
mes.sdb 4KB
decoder_5_32.sdb 992B
pipe_cpu.sdb 8KB
data_ram.sdb 2KB
wbs.sdb 3KB
decoder_6_64.sdb 992B
xil_defaultlib.rlx 3KB
glbl.sdb 4KB
alu.sdb 8KB
exs.sdb 5KB
webtalk_14524.backup.log 1KB
webtalk_3244.backup.jou 912B
vivado.log 1KB
pipe_cpu.srcs
sim_1
new
testbench.v 746B
sources_1
new.rar 10KB
new
ifs.v 1KB
exs.v 3KB
inst_ram.v 843B
wbs.v 2KB
pipe_cpu.v 5KB
data_ram.v 1KB
cu.v 5KB
decoder.v 859B
ids.v 3KB
alu.v 3KB
regfile.v 6KB
bru.v 1KB
mes.v 2KB
pipe_cpu.xpr 12KB
vivado.jou 751B
计组汇编答辩.pptx 24.91MB
计组课程设计实验报告.docx 1.17MB
README.md 2KB
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