计算机组成原理——微程序控制器

一、主电路图

 一、ALU

1. NowPC（当前程序计数器）：存储当前指令的地址。

2. RegisterA 和 RegisterB：这两个寄存器分别存储ALU操作的第一个和第二个操作数。

3. ImmediateValue：存储立即数，这是指令中直接给出的数值，用于与寄存器A的内容进行运算。

4. MUX（多路复用器）：用于选择ALU的输入源。在这个图中，有两个MUX，分别用于选择AluSrcA和AluSrcB。MUX的选择由控制信号决定，这些信号可以是来自控制单元的指令解码结果。

5. AluSrcA 和 AluSrcB：这两个信号决定了MUX的选择，从而决定ALU的输入。例如，如果AluSrcA为1，则MUX会选择NowPC作为ALU的输入A；如果为0，则选择RegisterA。同样，AluSrcB决定了是使用RegisterB还是ImmediateValue还是4作为输入B。

6. AluOp：这个信号决定了ALU执行哪种操作。不同的操作（如加法、减法、逻辑运算等）对应不同的AluOp值。

7. ALU：执行选定的操作。它接收来自AluSrcA和AluSrcB的输入，并根据AluOp执行相应的运算。

8. Equal：这是一个比较信号，用于判断ALU的两个输入是否相等。在某些指令中，如分支指令，这个信号可能用于决定程序的流程。

9. AluResult：存储ALU运算的结果。

10. R：这个信号可能用于指示ALU的结果是否应该被写回到寄存器文件。

二、Reg寄存器组

        这个图展示了一个多周期MIPS处理器的数据路径，特别是与ALU（算术逻辑单元）和寄存器文件（RegFile）相关的部分。以下是各个组件的功能和它们如何协同工作来执行指令：

1. InstructionRegister（指令寄存器）：存储当前正在执行的指令。

2. ImmediateValue：存储指令中的立即数字段，这个值可以直接用于ALU操作或作为数据存储。

3. SignExtend（符号扩展）：将16位的立即数扩展到32位，以便与32位寄存器和ALU兼容。

4. MUX（多路复用器）：用于选择不同的数据源。在这个图中，有两个MUX，一个用于选择ALU的输入A，另一个用于选择写回寄存器文件的数据。

5. AluOut：ALU操作的结果。

6. DataRegister：可能用于存储ALU操作的中间结果或用于数据传输。

7. RegFile（寄存器文件）：存储处理器的寄存器，每个寄存器可以存储一个32位的数据。

8. RegDst：这个信号决定了写回寄存器文件的数据来源。如果RegDst为1，写回的数据来自ALU的结果；如果为0，写回的数据来自DataRegister。

9. RegWrite：控制信号，当为1时，允许数据写回寄存器文件。

10. R1#, R2#, W#：这些信号分别表示寄存器文件中源寄存器1、源寄存器2和目标寄存器的地址。

11. WE（写使能）：当WE为1时，允许数据写入指定的寄存器。

12. Din：写入寄存器文件的数据。

13. RDin：从寄存器文件读取的数据，用于ALU操作。

14. CLK（时钟）：同步信号，用于控制寄存器文件的读写操作。

        在多周期MIPS微程序中，指令的执行分为多个阶段，如取指、译码、执行、访存和写回。在执行阶段，控制单元会根据指令类型生成相应的控制信号（如RegDst、RegWrite等），这些信号通过MUX选择正确的操作数，并控制ALU执行相应的操作。运算结果通过AluOut输出，然后通过第二个MUX选择是否写回到寄存器文件。写回阶段，RegWrite信号控制数据是否被写入目标寄存器。

        这个数据路径图展示了如何通过控制信号和MUX来实现指令的执行和数据的流动，从而完成多周期MIPS处理器中ALU的程序执行。

三、存储器

        这个图展示了一个多周期MIPS处理器中的存储器子系统，包括程序存储器（通常称为指令存储器）和数据存储器。以下是各个组件的功能和它们如何协同工作来执行指令：

1. NowPC（当前程序计数器）：存储当前指令的地址。

2. MUX：多路复用器，用于选择NowPC的输出或ALU的输出作为下一条指令的地址。这取决于控制信号，如分支或跳转指令。

3. IorD：控制信号，决定数据存储器是进行读操作（IorD=0）还是写操作（IorD=1）。

4. MDin（数据存储器输入）：存储将要写入数据存储器的数据。

5. RegisterB：可能用于提供数据存储器的地址或数据。

6. MemWrite：控制信号，当为1时，允许数据写入数据存储器。

7. 存储器（程序存储器和数据存储器）：

   • 程序存储器：存储指令，根据NowPC的值读取指令。
   • 数据存储器：存储数据，根据地址读写数据。

8. D：数据存储器的输出，即从数据存储器读取的数据。

9. DR（数据寄存器）：存储从数据存储器读取的数据。

10. InstructionRegister（指令寄存器）：存储从程序存储器读取的指令。

11. IRWrite：控制信号，当为1时，允许数据写入指令寄存器。

12. RST（复位）：复位信号，用于初始化程序计数器和其他寄存器。

13. CLK（时钟）：同步信号，用于控制存储器的读写操作。

在多周期MIPS微程序中，存储器的程序执行通常包括以下步骤：

• 取指阶段：NowPC提供当前指令的地址，程序存储器根据该地址输出指令。指令通过指令寄存器（IR）存储，同时NowPC更新为下一条指令的地址。
• 译码阶段：指令寄存器中的指令被译码，以确定操作类型和操作数。
• 执行阶段：对于需要数据存储器操作的指令（如加载和存储指令），会使用ALU计算数据存储器的地址，并通过控制信号IorD和MemWrite来控制数据存储器的读写。
• 访存阶段：如果指令需要从数据存储器读取数据，IorD设置为0，数据存储器根据地址输出数据，然后存储在数据寄存器（DR）中。
• 写回阶段：如果指令需要将数据写入数据存储器，IorD设置为1，MDin提供要写入的数据，MemWrite信号允许写入操作。

这个存储器子系统的设计允许处理器在每个周期内执行指令的各个阶段，从而实现多周期MIPS处理器的指令执行流程。

 四、程序计数器（PC）更新逻辑1

        这个图展示了多周期MIPS处理器中程序计数器（PC）的更新逻辑，这是控制流程中非常关键的部分。以下是各个组件的功能和它们如何协同工作来更新程序计数器：

1. AluResult：这是ALU（算术逻辑单元）的输出，它可能是算术或逻辑操作的结果，也可能是用于计算分支目标地址的值。

2. AluOut：这个信号用于指示ALU的输出是否应该用于更新程序计数器。

3. MUX（多路复用器）：用于选择下一个程序计数器（NextPC）的输入。它有两个输入：AluResult和AluOut。选择哪个输入由控制信号PCSrc决定。

4. PCSrc：这是一个控制信号，用于决定MUX选择AluResult还是AluOut作为NextPC的输入。通常，这个信号由控制单元根据当前指令的类型（如分支、跳转等）来设置。

5. NextPC：这是程序计数器的下一个值，它将被加载到程序计数器中，以指向下一条要执行的指令。

6. C：这是一个寄存器，可能用于存储ALU操作的中间结果或用于控制信号。在这个图中，它接收AluResult的值，并且有一个时钟输入（CLK），这表明它可能在时钟信号的上升沿或下降沿更新其值。

7. CLK（时钟）：这是处理器的时钟信号，用于同步电路的操作，包括寄存器的更新。

在多周期MIPS微程序中，程序计数器的更新逻辑通常如下：

• 顺序执行：在大多数情况下，程序是顺序执行的，NextPC将是当前PC加4（因为MIPS指令长度为32位，即4个字节）。
• 分支指令：如果遇到分支指令，PCSrc信号将使MUX选择ALU计算出的分支目标地址作为NextPC。
• 跳转指令：如果遇到跳转指令，PCSrc信号也将使MUX选择ALU计算出的跳转目标地址作为NextPC。
• 其他控制信号：在某些情况下，可能还有其他控制信号影响PC的更新，例如异常处理或中断。

        这个图展示了如何通过控制信号和MUX来实现程序计数器的更新，从而控制多周期MIPS处理器的指令执行流程。

五、程序计数器（PC）更新逻辑2

        这个图展示了多周期MIPS处理器中的程序计数器（PC）更新器的逻辑。程序计数器是处理器中用于跟踪当前执行指令地址的关键组件。以下是各个组件的功能和它们如何协同工作来更新程序计数器：

1. NowPC（当前程序计数器）：存储当前指令的地址。

2. NextPC：存储下一条指令的地址，这个值将被用来更新NowPC。

3. PC：这是一个寄存器，用于存储程序计数器的值。它有两个输入：NowPC和NextPC。选择哪个输入由控制信号PCEn决定。

4. PCEn（程序计数器使能）：这是一个控制信号，当为1时，允许NextPC的值更新到PC寄存器中。

5. RST（复位）：这是一个复位信号，当为1时，将PC寄存器的值重置为0或某个预设的起始地址。

6. CLK（时钟）：这是处理器的时钟信号，用于同步电路的操作，包括寄存器的更新。

在多周期MIPS微程序中，程序计数器的更新逻辑通常如下：

• 顺序执行：在大多数情况下，程序是顺序执行的，NextPC将是NowPC加4（因为MIPS指令长度为32位，即4个字节）。
• 分支和跳转：如果遇到分支或跳转指令，NextPC将被设置为由ALU计算出的目标地址。
• PC更新：在时钟信号的控制下，如果PCEn为1，NextPC的值将被加载到PC寄存器中，更新NowPC的值。
• 复位：在系统启动或需要重置程序计数器时，RST信号将PC寄存器的值重置。

        这个PC更新器的设计允许处理器在每个周期内根据控制信号和时钟信号来更新程序计数器，从而控制多周期MIPS处理器的指令执行流程。

六、程序计数器（PC）更新逻辑3

        这个图展示了多周期MIPS处理器中用于控制程序计数器（PC）更新的逻辑电路。这个电路涉及到条件分支指令的执行，具体是beq（如果相等则分支）和bne（如果不相等则分支）指令。以下是各个组件的功能和它们如何协同工作：

1. Beq（Branch if Equal）：这是一个控制信号，当ALU的比较结果相等（Equal）时，该信号被激活。

2. Equal：这是一个比较器的输出，用于指示ALU的两个操作数是否相等。

3. Bne（Branch if Not Equal）：这是另一个控制信号，当ALU的比较结果不相等时，该信号被激活。

4. PCWrite：这是一个控制信号，用于指示程序计数器是否应该更新。在分支指令的情况下，这个信号通常与分支条件信号（如Beq或Bne）结合使用。

5. PCEn（PC Enable）：这是最终的控制信号，用于使能程序计数器的更新。它是由Beq、Equal、Bne和PCWrite信号通过逻辑门组合得到的。

在这个电路中，逻辑门的组合方式如下：

• Beq 和 Equal 信号通过一个与门（AND gate）连接，这意味着如果两个信号都为真（即ALU比较结果相等，并且是beq指令），那么这个与门的输出为真。
• Bne 和 Equal 信号通过一个或非门（NOR gate）连接，这意味着如果bne为真或者equal为假（即ALU比较结果不相等，并且是bne指令），那么这个或非门的输出为真。
• PCWrite 信号直接连接到一个与门的一个输入端，这个与门的另一个输入端是上述两个逻辑门的输出。这意味着只有当PCWrite为真，并且要么beq和equal都为真，要么bne为真且equal为假时，这个与门的输出（即PCEn）才为真。

        当PCEn为真时，程序计数器将被更新，以执行分支指令。这个逻辑电路确保了只有在满足分支条件时，程序计数器才会被更新，从而实现条件分支的功能。这是多周期MIPS处理器中实现条件分支逻辑的一种方式。

七、状态机

        这个图展示了一个多周期MIPS处理器中的微程序控制器，它是一个状态机，用于控制处理器的各个部分以执行指令。微程序控制器通常是一个有限状态机（FSM），它根据当前状态和输入信号来决定下一个状态以及需要发出的控制信号。以下是各个组件的功能和它们如何协同工作：

1. InstructionRegister（指令寄存器）：存储当前正在执行的指令。

2. OP（操作码）：指令寄存器中的操作码字段，用于确定指令的类型。

3. Func（功能码）：对于R型指令，功能码用于进一步确定具体的操作。

4. RST（复位）：复位信号，用于初始化微程序控制器和其他寄存器。

5. CLK（时钟）：时钟信号，用于同步微程序控制器的状态转换。

6. PCWrite：控制信号，用于指示程序计数器是否应该更新。

7. IRWrite：控制信号，用于指示指令寄存器是否应该写入新指令。

8. RegWrite：控制信号，用于指示寄存器文件是否应该写入数据。

9. MemWrite：控制信号，用于指示数据存储器是否应该写入数据。

10. MemRead：控制信号，用于指示数据存储器是否应该读取数据。

11. AluSrcA 和 AluSrcB：控制信号，用于选择ALU的操作数来源。

12. AluOp：控制信号，用于选择ALU执行的操作。

13. PCSrc：控制信号，用于选择程序计数器更新的来源。

14. Beq 和 Bne：控制信号，用于条件分支指令，根据ALU的比较结果决定是否跳转。

15. RegDst：控制信号，用于选择寄存器文件的目标寄存器。

16. MemToReg：控制信号，用于指示数据是从数据存储器还是ALU写回寄存器文件。

17. 微地址：微程序控制器的当前状态。

微程序控制器的工作原理如下：

• 取指阶段：微程序控制器发出PCWrite信号，使程序计数器的值写入指令存储器的地址，然后IRWrite信号使指令存储器的输出写入指令寄存器。
• 译码阶段：指令寄存器中的操作码和功能码被分析，微程序控制器根据这些码确定下一步的操作。
• 执行阶段：根据指令类型，微程序控制器发出相应的控制信号，如AluSrcA、AluSrcB、AluOp等，以执行算术逻辑操作。
• 访存阶段：对于需要访问数据存储器的指令，微程序控制器发出MemRead或MemWrite信号。
• 写回阶段：执行结果或访存结果根据MemToReg和RegDst信号写回寄存器文件。

        微程序控制器通过这些控制信号来协调处理器的各个部件，确保指令能够正确执行。每个控制信号的发出都是基于当前的微地址和指令寄存器中的信息。微程序控制器的设计允许处理器以多周期的方式执行复杂的指令集。

八、可计数暂停的时钟源电路

        这张图片展示的是一个可计数暂停的时钟源电路，它用于控制时钟信号的生成，以便在多周期MIPS处理器的调试过程中使用。这个电路允许用户在特定的节拍上暂停时钟，以便观察和调试处理器的状态。以下是电路的主要组成部分及其功能：

1. 控制位（Control Bit）：这是一个输入信号，用于控制时钟源的行为。当控制位被设置为1时，时钟源进入计数暂停模式。

2. CNT#：这是一个计数器，用于计数时钟周期。它与控制位一起工作，以确定何时暂停时钟。

3. D enO：这可能是一个使能信号，用于控制计数器的使能或禁用。

4. CLK：这是输出的时钟信号，它将被送到处理器的其他部分。

5. 037b 和 891：这些可能是与计数器相关的数值，用于设置计数器的初始值或比较值。

6. 1km：这可能是一个时间单位，表示计数器的某个特定值。

7. 暂停节拍，不能为0：这意味着计数器必须设置一个非零的值，以便在特定的节拍上暂停时钟。

8. ctrl+k：这是一个操作指令，用于控制时钟的运行。当按下ctrl+k时，时钟自动运行到对应节拍并暂停。再次按下ctrl+k可以关闭时钟，使其连续运行。

9. 单步调试模式：当控制位置零时，处理器进入单步调试模式，这允许逐个指令进行调试。

        在多周期MIPS微程序的存储器程序中，这个时钟源可以用来控制指令的执行。例如，在调试过程中，开发者可以设置计数器，以便在执行到某个关键指令之前暂停时钟。这样，他们可以检查处理器的状态，包括寄存器的值、程序计数器的值以及存储器的内容。

        此外，这个时钟源的设计允许开发者在需要时暂停和恢复时钟，这对于调试和验证处理器的行为非常有用。通过使用这个时钟源，开发者可以更精确地控制处理器的执行流程，从而更容易地发现和修复错误。在实际使用中，需要确保电路中的其他时钟源被禁用或移除，以避免时钟信号的冲突。

九、存储器控制逻辑

1. 微地址 (d)：这是微程序计数器（μPC）的输出，用于指向当前正在执行的微指令的地址。

2. 与门 (∧)：这个逻辑门用于控制微地址的更新。它可能与微程序的流程控制相关，比如决定是否跳转到新的微地址。

3. D触发器 (D Q ct 0)：这是一个时序逻辑元件，用于存储微地址。D触发器在时钟信号（CLK）的上升沿捕获输入D的值，并在下一个时钟周期将其输出到Q。这里的“ct 0”可能表示计数器的初始状态或某个控制信号。

4. 总周期数：这可能是指微程序中一个指令周期的总微指令数，用于控制微程序的执行流程。

5. CLK (时钟信号)：这是同步电路的时钟输入，用于控制D触发器的状态更新。

6. RST (复位信号)：这是一个异步复位信号，用于将D触发器或其他逻辑元件复位到初始状态。

        这个控制逻辑可能用于实现微程序的顺序执行或条件分支。微地址的更新受到与门的控制，而D触发器则在时钟信号的控制下更新微地址。复位信号用于在需要时将系统恢复到初始状态。总周期数可能用于确定一个指令周期内需要执行的微指令数量，从而控制微程序的流程。

二、微程序控制器逻辑电路

一、总体视图

逻辑设计：

1. 指令译码逻辑：

   • 图中左上角的部分展示了如何根据MIPS指令的操作码（OP）和功能码（Func）来确定指令类型（R_TYPE、LW、SW等）。
   • 译码逻辑通过一系列的与门（AND）和或门（OR）来识别不同的指令类型，并将它们转换为相应的控制信号。

2. 地址转换逻辑：

   • 译码后的指令类型信号被用来通过地址转换逻辑，这可能涉及到微程序的分支和跳转。
   • 地址转换逻辑根据指令类型选择下一个微指令的地址，这可能涉及到微程序计数器（μPC）的更新。

3. 控制存储器：

   • 控制存储器是一个只读存储器（ROM），它存储了所有微指令。每个微指令对应于执行MIPS指令的一个步骤。
   • 控制存储器的地址由微程序计数器提供，其输出是一系列控制信号，这些信号控制处理器的数据路径。

4. 微指令生成：

   • 微指令从控制存储器中读取，并通过一系列控制信号来控制处理器的各个部件，如寄存器文件、ALU、数据总线等。

5. ALU控制逻辑：

   • 图中右下角的部分展示了如何根据ALU控制信号（ALU_Control）来决定ALU的操作（如加法、减法、逻辑运算等）。
   • ALU控制信号由指令译码逻辑生成，并通过多路复用器（MUX）选择ALU_OP的值。

6. 微程序计数器（μPC）：

   • μPC用于存储当前微指令的地址，并在每个时钟周期更新以指向下一个微指令。
   • μPC的更新可能涉及到条件分支，这需要额外的逻辑来决定是否跳转到新的地址。

7. 硬件辅助寄存器（HAR）：

   • HAR用于存储当前微指令的地址，这可能是为了实现微程序的跳转和循环。

8. 控制信号：

   • 图中右上角的微指令部分展示了一系列的控制信号，如RegDst、ALUSrc、RegWrite等，这些信号控制处理器的数据流和操作。

总结来说，这个多周期MIPS微程序控制器通过译码MIPS指令，生成相应的控制信号，这些信号控制微程序计数器的更新和微指令的执行，从而实现MIPS指令的逐步执行。ALU控制逻辑根据指令类型决定ALU的操作，而控制存储器则提供执行这些操作所需的微指令。

二、指令译码逻辑

        这个图展示了一个MIPS处理器中的指令译码逻辑，它使用一系列的多路复用器（MUX）和逻辑门来确定指令类型并生成相应的控制信号。以下是对图中各部分的分析：

1. OP（操作码）：这是指令寄存器中用于指示指令类型的6位字段。

2. FUNC（功能码）：对于R型指令，这是额外的6位字段，用于进一步指定操作类型。

3. LW（Load Word）：当操作码为23时，表示这是一个从内存加载字到寄存器的指令。

4. SW（Store Word）：当操作码为2b时，表示这是一个将寄存器中的字存储到内存的指令。

5. BEQ（Branch if Equal）：当操作码为04时，表示这是一个如果两个寄存器值相等则分支的指令。

6. BNE（Branch if Not Equal）：当操作码为05时，表示这是一个如果两个寄存器值不相等则分支的指令。

7. ADDI（Add Immediate）：当操作码为08时，表示这是一个将立即数加到寄存器值的指令。

8. OPO：这是一个中间信号，用于进一步译码操作码。

9. R_TYPE（寄存器类型）：当操作码的最高3位（OP0）为000时，表示这是一个R型指令，需要进一步根据FUNC字段解码。

10. SysCall：当FUNC字段为0c且OP0为000时，表示这是一个系统调用指令。

11. SLT（Set on Less Than）：当FUNC字段为2a且OP0为000时，表示这是一个如果第一个操作数小于第二个操作数则设置寄存器的指令。

12. ADD（Add）：当FUNC字段为20且OP0为000时，表示这是一个将两个寄存器值相加的指令。

译码逻辑的工作原理如下：

• 操作码（OP）通过一系列多路复用器和逻辑门进行译码。
• 对于I型指令（如LW、SW、BEQ、BNE、ADDI），操作码的前6位直接用于确定指令类型。
• 对于R型指令，操作码的前6位与FUNC字段结合使用，通过多路复用器和逻辑门的组合来确定指令类型。
• 每个指令类型对应一个或多个控制信号，这些信号用于控制处理器的数据路径和执行单元。

        这个译码逻辑确保了处理器能够根据指令的操作码和功能码正确地识别指令类型，并生成相应的控制信号来执行指令。

三、ALU控制器逻辑

        这个图展示了一个ALU（算术逻辑单元）控制器的逻辑设计，它用于决定ALU执行哪种运算。ALU控制器根据ALU_Control信号的值来选择不同的运算。以下是对图中各部分的分析：

1. ALU_Control：这是一个控制信号，用于指示ALU应该执行哪种类型的运算。它可能是由指令译码逻辑生成的。

2. MUX（多路复用器）：用于根据ALU_Control的值选择ALU_OP的输入。MUX有多个输入，每个输入对应一种运算。

3. ALU_OP：这是ALU的操作码，它决定了ALU执行的具体运算。

4. ALUOP10：这是一个信号，用于表示ALU_OP的高5位。在图中，多个指令共享这个信号，意味着它们使用相同的ALU操作码。

5. LW（Load Word）、SW（Store Word）、BEQ（Branch if Equal）、BNE（Branch if Not Equal）、SysCall：这些指令都使用ALUOP10信号，表明它们可能使用相同的ALU操作码，或者在这些指令中ALU不参与运算。

6. ADDI（Add Immediate）、ADD（Add）：这些指令的ALU操作码由ALU_Control信号决定。当ALU_Control为00时，执行加法运算。

7. SLT（Set on Less Than）：这个指令的ALU操作码由ALU_Control信号决定，但具体值未在图中明确。当ALU_Control为10时，运算方式由FUNC字段决定。

8. ALU_Control=00：运算器做加法。

9. ALU_Control=01：运算器做减法。

10. ALU_Control=10：运算方式由FUNC字段决定。这通常用于R型指令，如SLT。

        这个ALU控制器逻辑的设计允许处理器根据指令的不同执行不同的算术或逻辑运算。通过ALU_Control信号，控制器可以灵活地选择ALU_OP的值，从而控制ALU的行为。这种设计是MIPS处理器中常见的ALU控制机制，它简化了指令译码和执行过程。

三、微程序地址转移逻辑电路图

        这个图展示了一个用于多周期MIPS处理器的位程序地址转移逻辑。它是一个基于二进制编码的解码器，用于将不同的指令类型转换为特定的控制信号，这些信号可以用于控制程序计数器（PC）的行为，如分支、跳转或顺序执行。以下是各个组件的功能和它们如何协同工作：

1. 输入信号：包括R_Type、ADDI、LW、SW、BEQ、BNE和SYSCALL。这些信号代表不同的指令类型，其中R_Type为0表示I型指令，而其他信号则直接对应特定的指令。

2. 输出信号：包括S3、S2、S1、S0。这些信号可能用于表示程序计数器的下一个值，或者用于控制分支和跳转。

3. 逻辑门：图中使用了与门（AND gates）和或门（OR gates）来实现逻辑组合。这些逻辑门根据输入信号的组合产生特定的输出信号。

4. 解码逻辑：

   • R_Type为0时，表示R型指令，但在这个图中没有进一步的解码逻辑，可能是因为R型指令的控制信号由其他部分产生。
   • ADDI、LW、SW、BEQ、BNE和SYSCALL指令直接连接到逻辑门，用于产生特定的输出信号。
   • 例如，BEQ和BNE指令可能通过逻辑门组合产生一个信号，用于指示分支条件是否满足。

5. 程序地址转移逻辑：

   • 在顺序执行的情况下，程序计数器通常会增加4（因为MIPS指令长度为32位，即4个字节）。
   • 对于分支指令（如BEQ和BNE），如果条件满足，程序计数器可能会更新为一个不同的地址，这个地址由ALU计算得出。
   • 对于跳转指令（如SYSCALL），程序计数器可能会被设置为一个特定的地址，用于系统调用。

6. 控制信号：

   • S3、S2、S1、S0可能用于表示程序计数器的下一个值，或者用于控制分支和跳转。
   • 这些信号可能被用来选择下一个PC值的来源，例如，直接递增、分支地址或跳转地址。

        这个位程序地址转移逻辑的设计允许处理器根据当前指令的类型和条件分支的结果来决定程序计数器的下一个值，从而控制程序的执行流程。这种设计是多周期MIPS处理器中实现程序控制流的关键部分。

四、实验结果

最后的总周期数结果是891，微地址数是13，而且总周期数当运行结束之后会暂停

点击复位之后，会重新开始排序，总周期数也会清零然后重新开始