CPU大作业报告详细.docx
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CPU大作业报告详细.docx
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CPU大作业报告详细
CPU大作业报告(详细)
计算机原理课程设计
小组信息
小组编号
XX
成员信息
姓名
学号
实验分工
分值比例
组长
PC、控制器CU、硬件
成员1
。
。
。
。
。
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成员2
。
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。
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成员3
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。
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。
注:
1、字体格式,宋体、小4号,居中;
2、小组编号以课代表处公布为准;
3、分值比例应由小组成员共同协商,总和为1。
设计内容和要求
注:
1、字体格式,宋体、小4号,居中;
2、该项内容简述即可。
通过之前的课程作业实践,进一步学习和理解计算机原理组成原理,在此基础上,设计和实现小组的计算机系统。
该系统能够顺利执行自编的程序(使用自定义指令集),得出正确的运算结果。
实验按照结构组成、指令集、控制器和其它部件、单部件测试、系统组装和系统测试等步骤进行,设计一个较为完整的功能程序。
根据我们组的实际情况我们做的是32位五级流水MIPS指令集CPU,分为取指、译码、执行、访存、写回五个步骤。
设计步骤
1.设计计算机的总体框图
注:
1、数据通路应予以标注;
2、可使用其它颜色突出小组特色的功能部件或结构;
3、复杂处理器可以给出多张或多层次结构图予以描述;
4、文档所有插图格式为“嵌入型”,并居中。
插图
功能简述:
1、当w_wRegEn置1时,register[w_rt]<=w_data;将w_data读到地址为w_rt的通用寄存器中;
2、传递信号:
Aout=register[rs];
Bout=register[rt];
(4)IMem
插图
功能简述:
I=data[pc_out];将地址为pc_out的数据读到I并输出。
(5)ALU-MUX1
功能简述:
当forwardA为00时,选择A=IDoutA;为01时,选择A=m_ALUout;为10时,选择A=w_data;
(6)MemReg
功能简述:
当Mem_En为1时,传递信号:
w_wRegEn<=m_wRegEn;
w_MemR<=m_MemR;
w_MemW<=m_MemW;
w_MemToReg<=m_MemToReg;
w_rt<=m_rt;
w_MEMout<=OuterDB;
w_ALUout<=m_ALUout;
(7)ALU-MUX2
功能简述:
当forwardB为00时,选择B=IDoutB;为01时,选择B=m_ALUout;为10时,选择B=w_data;
(8)RegMUX
功能简述:
当op[2]为0时,选择BIout=Bout;否则选择BIout=Ex_I;
(9)Mem_MUX
功能简述:
当w_MemToRega为1时,选择w_data=w_ALUout;否则w_data=w_MEMout;
(10)EX_MemReg
功能简述:
当Ex_En时传递信号:
m_wRegEn<=ID_wRegEn;
m_MemR<=ID_MemR;
m_MemW<=ID_MemW;
m_MemToReg<=ID_MemToReg;
m_ALUout<=ALU_out;
m_RBdata<=B;
m_rt<=e_rt;
(11)PC_MUX
功能简述:
PC控制信号选择,当flag为1时选择PC_out2信号,否则选择PC_out1信号。
(12)IF_Reg
功能简述:
1、IF_En置1时取指;
2、取指后将PC_out1和I输出;
3、pc_out3<=pc_out1;
Imm<=I[15:
0];
op<=I[31:
26];
rs<=I[25:
21];
rt<=I[20:
16];
rd<=I[15:
11];
shamt<=I[10:
6];
func<=I[5:
0];
(13)PC_AddImm
功能简述:
(14)ID_ExReg
功能简述:
1、ID_En置1时ID_ExReg工作;
2、BIout和Aout是两个操作数的输入;
3、PC_out3信号决定指令类型;
(15)MEM
功能简述:
1、通过OouterDB信号将MEM内的内容通过MemReg读到RegArray;
2、通过m_RBdata信号将RegArray内的内容写到MEM里;
3、通过mem_addr信号将执行后的结果写MEM里;
4、通过w_MemR和w_MemW使能信号控制MEM的读写。
(16)PC_Add
功能简述:
每次执行指令之前,PC_Add将PC的值加1以PC_out1传到IF_Reg。
2.指令系统
注:
1、字体格式,宋体、小4号;
2、可用颜色标注特色指令。
指令表
指令操作码(IR_in[7:
3])
代码指令
指令含义
000000
ADD
A加B结果存到RegArray
000001
SUB
A减B结果存到RegArray
000110
AddI
A加立即数结果存到RegArray
000111
SUBI
A减立即数结果存到RegArray
000100
Store
将RegArray中的值存到MEM
aA
000101
LOAD
将MEM里的值载入RegArray
001110
JUMP
111111
NOP
空操作
3.控制器
描述控制器的设计与实现,给出信号编码表。
注:
1、字体格式,宋体、小4号。
op
指令
第一拍
第二拍
第三拍
第四拍
第五拍
000000
ADD
pc_out3<=pc_out1;
Imm<=I[15:
0];
op<=I[31:
26]rs<=I[25:
21];rt<=I[20:
16];
rd<=I[15:
11];
shamt<=I[10:
6];
func<=I[5:
0];
e_rt<=rd;
ID_op<=op;ID_func<=func;ID_shamt<=shamt;IDoutB<=BIout;
B=IDoutB;
A=IDoutA;
m_ALUout<=ALU_out
w_ALUout<=m_ALUout
w_data=w_ALUout;
000001
000110
000111
000100
000101
001110
111111
指令每一拍中使能信号的值:
指令
op
第一拍
第二拍
第三拍
第四拍
第五拍
ADD
00000
PC_En=1
ID_En=1
ForwardA=00
m_MEM_R=0
w_MemToReg=1
IF_Ex=1
w_addr=1
ForwardB=00
m_MEM_W=0
w_wRegEn=1
SUB
000001
PC_En=1
ID_En=1
ForwardA=00
m_MEM_R=0
w_MemToReg=1
IF_Ex=1
w_addr=1
ForwardB=00
m_MEM_W=0
w_wRegEn=1
ADDI
000110
PC_En=1
ID_En=1
ForwardA=00
m_MEM_R=0
w_MemToReg=1
IF_Ex=1
w_addr=0
ForwardB=00
m_MEM_W=0
w_wRegEn=1
SUBI
000111
PC_En=1
ID_En=1
ForwardA=00
m_MEM_R=0
w_MemToReg=1
IF_Ex=1
w_addr=0
ForwardB=00
m_MEM_W=0
w_wRegEn=1
Store
000100
PC_En=1
ID_En=1
ForwardA=00
m_MEM_R=0
w_MemToReg=1
IF_Ex=1
w_addr=0
ForwardB=00
m_MEM_W=1
w_wRegEn=0
Load
000101
PC_En=1
ID_En=1
ForwardA=00
m_MEM_R=1
w_MemToReg=0
IF_Ex=1
w_addr=0
ForwardB=00
m_MEM_W=0
w_wRegEn=1
J
001110
NOP
111111
系统测试
描述部件以及整机的测试方案和测试结果,并分析和总结测试结果。
注:
1、字体格式,宋体、小4号;
2、无需给出每个部件的测试,只需关键或者特色指令和部件的测试过程即可,另外,也可给出整机的测试结果。
特色和创新
相比练习2给出的示例处理器,小组有何创新工作和特色,请详细叙述,并贴出相关结构图。
若无改进工作,则该章节可删除。
注:
1、字体格式,宋体、小4号。
实验总结和建议
(每个组员必须提供课程总结,并分人列出,每人篇幅不少于200字)
组长姓名:
。
。
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组员1姓名:
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。
。
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组员2姓名:
。
。
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。
。
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。
。
注:
1、字体格式,宋体、小4号;
2、内容包括:
实验收获,体会和总结,对课程教学的评价和建议。
- 配套讲稿:
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