简单的ori指令实现

4.2.4取址阶段的实现

       取出指令存储器中的指令。PC值递增,包括IF/ID模块

      

第一步实现需要用到的宏定义

       `defineRstEnable 1'b1

`define RstDisable 1'b0

`define ZeroWord 32'h00000000

`define WriteEnable 1'b1

`define WriteDisable 1'b0

`define ReadEnable 1'b1

`define ReadDisable 1'b0

`define AluOpBus 7:0

`define AluSelBus 2:0

`define InstValid 1'b0

`define InstInvalid 1'b1

`define Stop 1'b1

`define NoStop 1'b0

`define InDelaySlot 1'b1

`define NotInDelaySlot 1'b0

`define Branch 1'b1

`define NotBranch 1'b0

`define InterruptAssert 1'b1

`define InterruptNotAssert 1'b0

`define TrapAssert 1'b1

`define TrapNotAssert 1'b0

`define True_v 1'b1

`define False_v 1'b0

`define ChipEnable 1'b1

`define ChipDisable 1'b0

 

 

//指令

`define EXE_ORI  6'b001101

 

 

`define EXE_NOP 6'b000000

 

 

//AluOp

`define EXE_OR_OP    8'b00100101

`define EXE_ORI_OP  8'b01011010

 

 

`define EXE_NOP_OP    8'b00000000

 

//AluSel

`define EXE_RES_LOGIC 3'b001

 

`define EXE_RES_NOP 3'b000

 

 

//指令存储器inst_rom

`define InstAddrBus 31:0

`define InstBus 31:0

`define InstMemNum 131071

`define InstMemNumLog2 17

 

 

//通用寄存器regfile

`define RegAddrBus 4:0

`define RegBus 31:0

`define RegWidth 32

`define DoubleRegWidth 64

`define DoubleRegBus 63:0

`define RegNum 32

`define RegNumLog2 5

`define NOPRegAddr 5'b00000

 

IF/ID模块

       其作用是暂时保存取址阶段得到的指令,以及对应的指令地址,并在下一个时钟周期传递到译码阶段

       对应的接口有:rst,clk,if_pc,if_inst,id_pc,id_inst,对应的代码模块为if_id.v文件

`include "defines.v"

 

module if_id(

 

       input      wire                                                                clk,

       inputwire                                                                     rst,

      

 

       inputwire[`InstAddrBus]                    if_pc,

       inputwire[`InstBus]          if_inst,

       outputreg[`InstAddrBus]      id_pc,

       outputreg[`InstBus]          id_inst 

      

);

 

       always@ (posedge clk) begin

              if(rst == `RstEnable) begin

                     id_pc<= `ZeroWord;

                     id_inst<= `ZeroWord;

         end else begin

                id_pc <= if_pc;

                id_inst <= if_inst;

              end

       end

 

endmodule

 

综上,if_id模块实现的原理比较简单,实现指令的缓存功能

       

在Logisim中实现ORI指令的控制器控制涉及多个步骤,包括指令解码、寄存器读取、操作数处理和结果写回。以下是一个详细的实现步骤: ### 1. 指令解码 首先,需要对指令进行解码。ORI指令的格式通常为: ``` ORI $rd, $rs, imm ``` 其中,`$rd`是目标寄存器,`$rs`是源寄存器,`imm`是立即数。 ### 2. 寄存器读取 从寄存器文件中读取源寄存器`$rs`的值。 ### 3. 操作数处理 将读取的源寄存器值与立即数`imm`进行按位或(OR)操作。 ### 4. 结果写回 将按位或的结果写回到目标寄存器`$rd`。 ### 控制器状态机 控制器需要根据指令的不同阶段进行状态转换。以下是一个简单的状态机示例: 1. **Fetch(取指)**: - 从指令存储器中读取指令。 - 更新程序计数器(PC)。 2. **Decode(译码)**: - 解码指令,确定操作码和操作数。 - 读取源寄存器`$rs`的值。 3. **Execute(执行)**: - 执行按位或操作。 4. **Memory(访存)**: - 对于ORI指令,此阶段通常为空。 5. **Write Back(写回)**: - 将结果写回到目标寄存器`$rd`。 ### Logisim实现步骤 1. **指令存储器**:用于存储指令。 2. **寄存器文件**:用于存储和读取寄存器值。 3. **ALU(算术逻辑单元)**:用于执行按位或操作。 4. **多路选择器**:用于选择操作数和结果。 5. **控制单元**:用于控制指令的执行流程。 ### 控制信号 控制单元需要生成以下控制信号: - **RegDst**:选择目标寄存器。 - **ALUSrc**:选择ALU的第二个操作数。 - **MemtoReg**:选择写回的数据源。 - **RegWrite**:控制寄存器写操作。 - **ALUOp**:控制ALU的操作。 ### 总结 在Logisim中实现ORI指令的控制器控制需要详细设计指令解码、寄存器读取、操作数处理和结果写回的过程,并通过控制信号控制指令的执行流程。
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