单周期MIPS CPU设计

一、实验内容

实验过程

1.设计的24条指令

R型指令详细：

I型指令详细：

J型指令详细：

分析每条指令的控制信号
逻辑左移指令 SLL rd, Rt,shamt
通过指令译码器，解析出Func字段（0：5位，000000）得知为SLL指令，同时得到源寄存器Rt（20：16位）和目的寄存器Rd（15：11位）以及shamt值（10：6位）；然后根据shamt值将Rt中的值做逻辑左移运算，AluOP=0，并存入目的寄存器Rd中。
因此，SLL指令需要寄存器写回信号RegWrite=1，多路选择信号RegDst=1，AluOP=0.
相等跳转指令 BEQ Rs、Rt、Imm
通过指令译码器，解析出OP字段（0：5位，000100）得知为BEQ指令，同时得到源寄存器Rs(25:21位)和Rt（20：16位）和立即数Imm（15：0位）；然后比较Rs和Rt的值，如果相等，则修改PC的值，即PC+4，立即数经过符号扩展器左移两位。将PC+4的值和立即数左移两位的值相加返回PC中。
一共有24条指令，在这里就写两条指令啦！

可以得到控制信号真值表，如下图：

2.生成ALU与控制信号的逻辑电路

3.构建MIPS CPU数据通路

取指令

分析指令

取指令部分

单周期硬布线控制器

寄存器

立即数扩展通路

运算器与存储器

Syscall指令通路

存储led数据寄存器

跳转指令通路

完整的单周期MIPS数据通路

4.测试结果

内容挺多的，就写这些吧，实验报告我写了一万字，做完这个实验，命丢了一大半。有需要的请留言或私信我都可以，有时候不看这边的消息，没有回复的请直接加我微信。