华科计算机组成原理实验 单总线CPU设计(定长指令周期3级时序)(HUST)解题报告

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第一关：MIPS指令译码器设计

要求我们设计译码器，那么首先要知道要指令的具体格式，通过查阅MIPS指令手册可以知道

	OP	Func
SLT	000000	101010
BEQ	000100	/
ADDI	001000	/
LW	100011	/
SW	101011	/

于是将获得的OP、Func和常数对比就行，相同输出1
以下给出例子：

第2关：定长指令周期—时序发生器FSM设计

根据下图，知道次态和原态之间的关系。

输入输出：

法1：
填写表格，生成表达式：

输入表达式：

法2：
直接填真值表：

第3关：定长指令周期—时序发生器输出函数设计

解法：同样根据测试用例，填写表格

第4关：硬布线控制器组合逻辑单元

解法：
根据下表，填写题目给的excel表格。
图一

注意：slt指令的执行周期输出信号如下
T1：rout xin
T2：rout rs/rt slt
T3：zout rin regdst

rs/rt是regtgt信号，Cin是PCin（当输入equal=1，T3=1，beq时，输出PCin=1）

将excel生成的表达式输入到logisim中。
图二

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以下具体讲一下填写excel表格的方法：
以图一中的计算周期为例：
取指周期对应的输入是Mif，节拍T1对应的输入是T1，所以图二表格中的输入的Mif，T1填1；
而看图1可以知道对应的输出是PCout，ARin，Xin，那么图二表格中的输出在PCout，ARin，Xin对应位置下填1；

以图一中的计算周期的lw指令为例：
计算周期对应的输入是Mcal，节拍T1对应的输入是T1，指令lw对应的输入是LW，所以图二表格中的输入的Mcal，T1，LW填1；
而看图1可以知道对应的输出是Riout，Xin，那么图二表格中的输出在对应位置下填1；

第5关：定长指令周期—硬布线控制器设计

解法：根据下图连线

提醒：指令信号没用到，CLK接的位置如下，状态寄存器的要变成下降沿；

第六关：

根据题目，加载数据

运行就行，提交。