cod计算机组成与设计,计算机组成与系统结构课程设计--单周期32位CPU的设计.docx...

计算机组成与系统结构课程设 计一单周期32位CPU的设计

目录

1、指令系统设计

1、指令系统设计

错误!未定义书签。

2、控制3、单周期中央处理器cpu设计

2、

控制

3、单周期中央处理器cpu设计

17

4、计算机主机系统设计

"JI

20

2525

25

25

5、调试程序编制及主机系统调试21 6、心得体会

参考资料

1、指令系统设计

R 型指令(op=0001)

| ?rd | unc

add(func=000001)：将rs寄存器中的值和rt寄存器中的 值相加，结果存入rd寄存器

sub(func=000010)：将rs寄存器中的值和rt寄存器中的

值相减，结果存入rd寄存器

and(func=000011)：将rs寄存器中的值和rt寄存器中的 值相与，结果存入rd寄存器

or(func=000100)：将rs寄存器中的值和rt寄存器中的

值进行或运算，结果存入皿寄存器

I型指令

oprsrt

op

rs

rt

立即数

PAGE

PAGE #

addi(op=1000)：将rs寄存器中的值与(补零成32位的) 立即数减，结果存入"寄存器 立即数或，结果存入N寄存器

ori(op=0010)：

ori(op=0010)：将 rs

寄存器中的值与(补零成32位的)

lw(op=0011)：将RAM中地址为［fs+立即数］单元的值写

入rt

sw(op=0100)：将rt中的值写入RAM中地址为［rs+立即

数］单元

beq(op=0101)：若rs中的值中的值，则跳转到(原 本的下一个地址+立即数)

wr(op=01U)：把(补零成32位的)立即数写入寄存器

rt

J型指令

op? | invalid —

地址

8

8

jump(op=0110)：直接跳转到目的地址(8位)开始执行

指令译码器的作业是对取指令操作中得到的指 令进行译码，确定这条指令需要完成的操作。从而产生 相应的控制信号，驱动执行状态中的各种动作。它是控 制器的一个重要组成部分。在MIPS指令集中，根据操 作码OP和功能码FUNC来区别指令。根据表3-3列出 的20条指令编码的逻辑表达式如下，其中，OP[5..0]为 操作码OP, FUNC[5.期为功能码FUNC,电路符号如 图9-4所示。

域编

号

[31..26 ]

[25..21

]

[20..16 ]

[15..11 ]

[10..06 ]

[0

5..00]

R形式

Op

Rs

Rt

Rd

Sa

Func

Add

00000

0

Rs

Rt

Rd

00000

10000

0

Sub

00000

0

Rs

Rt

Rd

00000

10001

0

And

00000

0

Rs

Rt

Rd

00000

10010

0

Or

00000

0

Rs

Rt

Rd

00000

10010

1

Xor

00000

0

Rs

Rt

Rd

00000

100110

Sil

00000

0

00000

Rt

Rd

Sa

00000

0

Sri

00000

0

00000

Rt

Rd

Sa

00001

0

Sra

00000

0

00000

Rt

Rd

Sa

000011

Jr

00000

0

Rs

00000

00000

00000

00100

0

I形式

Op

Rs

Rt

Immediate(立即数)

Addi

00100

0

Rs

Rt

Immediate

Andi

001100

Rs

Rt

immediate

Ori

001101

Rs

Rt

immediate

Xori

001110

Rs

Rt

immediate

Lw

100011

Rs

Rt

Offset

Sw

101011

Rs

Rt

Offset

Beq

00010

0

Rs

Rt

Offset

Bne

00010

1

Rs

rt

Offset

Lui

001111

00000

0

Rt

Immediate

J形式

Op

address

J

00001

0

target

jal

000011

target

Mklfei

OPN[5.?賢

FUNC[5..O]

ItflUUi

D

ANDI X

Q E

3

aKJ6

?21

?DRI —X

◎兰2SK5F

OPIO]

^PK[2]必 N[3)

%N[5]

X——

RTYPE

=D

inst8

JAL—X

——I5o^i"

:[、XORI

——I

1luT

〔讪沁 i■刚泗 tMim OOllSHl PQU 旧 11 CMHZU iCTiglF tMJWIT DCUmU

—4~~> 3 1>SLL" —I>

——I srT ——>>J ~

:I>?3d1

:l>MDi

;——I>LW "

i>

:_沁