【Verilog项目】计算机体系结构-五级流水线CPU

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分类专栏： # 计科项目与实验 文章标签： fpga开发 verilog
于 2022-02-28 22:37:00 首次发布
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实验一 单周期 CPU 代码分析

实验内容

  1. 认真阅读并分析所给的单周期CPU代码，掌握单周期CPU电路结构中各模块的工作原理；
  2. 对单周期CPU中两个模块进行仿真：（1）IF_STAGE（取指阶段），（2）Control_Unit（控制单元），分析并理解仿真结果，验证模块逻辑功能；
  3. 设计一个指令序列（要求涵盖CPU指令集中所有类型的指令，每类指令至少一条）。将指令序列写入指令存储器inst_mem中，使用该指令序列对SCCPU（单周期CPU完整电路模块）进行仿真，分析理解仿真结果，掌握单周期CPU的工作原理。

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实验二 五级流水线 CPU 设计

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电子科技大学《计算机组成结构》项目一：MIPS指令集单周期CPU仿真。
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包括INSTEMEM（用于存储指令）、REGFILE（寄存器）、CONUNIT（控制）、DATAMEM（存储数据）等，然后，在最终的CPU模块中将所有的模块相连接起来。注意：如果你尝试看懂这份代码，那么请记住，在verilog编程上面的思路和C语言并不一样，C语言的编译是一条一条的按顺序编译，但是verilog更像是一根根网线去把他连接起来，只要连通了就没什么问题，并不在意先后顺序，学了锁存器的时候请仔细理解那一章时间与信号的变化关系。我们需要实现R型，I型，以及J型约莫十二条左右的指令。
五级流水线CPU设计Verilog代码VIVADO仿真
xiakunpei123的博客
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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，解决流水线cpu中的控制相关和数据相关的问题。 - 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
RISC-V架构五级流水线CPU设计源代码
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本文将深入剖析基于RISC-V架构的五级流水线CPU设计，这是计算机体系结构领域的一个重要课题。RISC-V作为一种开源指令集架构（ISA），近年来在嵌入式系统和学术研究中备受关注。在此设计中，开发者采用Verilog硬件描述语言实现了一个五级流水线的CPU。 RISC-V的核心理念是简化指令集，降低指令执行的复杂性，从而提升效率和可扩展性。它支持多种变体，例如RV32I、RV64I和RV128I，分别对应32位、64位和128位的数据宽度，还包含浮点运算单元（FPU）及其他扩展。 五级流水线将CPU的指令执行划分为五个阶段：取指（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）、内存访问（Memory）和写回（Write Back）。这种设计旨在提高处理器吞吐量，使每条指令在每个阶段仅占用一个时钟周期，实现多条指令的并行处理。 取指（Fetch）：从指令寄存器（IR）或指令缓存中获取指令并送至解码阶段。 解码（Decode）：将指令解析为控制信号，驱动CPU各部分完成相应操作。 执行（Execute）：根据解码阶段的控制信号，执行算术逻辑运算或访存操作，其中ALU（算术逻辑单元）是关键。 内存访问（Memory）：处理涉及内存操作的指令，完成数据的读取或写入。 写回（Write Back）：将执行结果写回通用寄存器或存储器，完成指令执行。 Verilog是一种用于描述数字系统的硬件描述语言，适用于描述复杂电路，如CPU。在此设计中，每个流水线阶段都对应一个源文件，例如Decoder.v、ID.v、EX.v等，分别实现解码、指令解码和执行等功能。 Decode_tb.v和Branchtest.v是测试平台，用于验证CPU设计的功能正确性。Testbench文件在硬件设计中至关重要，它们通过模拟输入信号和预期输出，帮助工程师确保设计符合规格要求。 DataRAM_s
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