计组实验-添加指令

需要添加的指令:

sll /srl/sllv/ srlv/bne/ nor /jr/ jalr/andi/ lui/ slti/

bne 不相等则分支 I型

bne rs, rt, label1 形式为6 5 5 16（offeset)

func[5:0]:000101

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指令译码

由于bne指令要跳转，所以要修改npc

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用到ALU计算

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用Mars添加bne,检测

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观察波形图信号量pc npc

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pc=18,npc=44,说明bne指令添加成功

sll & srl & sllv & srlv

在此说明一下，shamt是在A端口，imm是在B端口，（我们原本的ALUsrc注释中，ALU A应该是B)
所以需要添加一个多路选择器，来选择rs和shamt

sll 逻辑左移 R型 funct 000000

sll rd, rt, shamt rd =rt << shamt 655556形式

srl 逻辑右移 R型 funct 000010

srl rd, rt, shamt rd =rt >> shamt 655556形式

sllv 逻辑左移变量 R型 funct 000100

srllv rd, rt, rs rd =rt << rs 655556

srlv 逻辑右移变量 R型 funct 000110

srlv rd, rt, rs rd =rt >> rs 65556

添加译码

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由于ALU中没有移位，所以要扩展ALU

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增添多路选择器

加一个信号对多路选择器进行选择（判断选择rs还是shamt）

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接着绑定信号

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增添信号

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补充shamt信号

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补充ALU A 信号

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定义shamt的格式

前27位为0，取6到10位指令（至于为什么这样子取，还未明白）

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补充多路选择器

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修改ALU的输入端口

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仿真运行

sllv和srlv 在原来的基础上只需要修改译码和操作数

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运行成功后，如下

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slti 小于立即数则置位 I型 001010

slti rt, rs, imm
65516

指令译码

寄存器写

ALUOp和slt一样

仿真运行

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nor 异或 R型 funct100111

nor rd, rs, rt 0 rs rt rd 0 0x27(6 5 5 5 5 6)
rd = ~(rs|rt)

扩充ALU

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添加译码

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修改ALUOp的控制

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添加nor指令

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仿真运行

观察ALUA/B/C端口的情况

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A=c, B=4,C=fffffff3,结果正确，添加指令成功

lui 立即数高16位放进一个寄存器 I型 funct001111

lui rt, imm RT={imm,16'b0}
6 5 5 16
需要16位立即数符号扩展，再左移16位

译码

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ALU扩展

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写寄存器

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写回rt寄存器

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ALU运算，来自一个立即数

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符号扩展

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ALUOp修改

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仿真运行

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jr & jalr

jr 寄存器跳转 R型 001000

jr rs(无条件跳转到由寄存器rs指定的指令） 0 rs 0 8(6 5 15 6)
pc=GPR[rs]

指令译码

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修改npc

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修改定义

修改npc定义

添加指令

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仿真运行

jr指令来到上升沿，调用成功

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jalr 跳转并链接到寄存器 R型 001001

jalr rs rd 0 rs 0 rd 0 9(6 5 5 5 5 6)
pc=GPR[rs]; GPR[rd]=pc+4

指令译码

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需要写寄存器

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选择寄存器

选择需要写的数据-来自PC

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对NPC选择

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添加指令

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运行仿真

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观察波形图有jalr的跳跃信号

andi 立即数与 I型 op:001100

andi rt rs imm oxc rs rt imm(6 5 5 16)

添加译码

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需符号扩展

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需写寄存器

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需对ALU进行选择

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对ALU端口选择

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运行仿真

观察ALUOp的值为3，添加指令成功

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运行学号

01510008
8421码译码之后：
0000 0001 0101 0001 0000 0000 0000 1000

最后想说明一下，做完，我简直要爆炸，仿真运行，底下的框出不来数据，只能看波形图，中间认认真真地添完了指令，却在仿真运行的时候出现了error loading design，以及运行学号，可以在别人电脑上跑，我的却不行，所以待续。
另外，参考了萍水间人的文章，大家都可以去观摩！