本项目针对8位处理器进行设计与实现,采用无缓存技术和五阶段指令流水线架构以提升性能。重点在于优化各阶段的数据流和控制逻辑,确保高效执行指令序列。
参考《16位5级流水无cache实验CPU课程设计实验要求》文档及其VHDL代码,在理解其思想和方法的基础上,将其改造成8位的5级流水无cache的实验CPU。改造内容包括指令系统、数据通路、各流水段模块以及内存模块等方面的变化。利用VHDL语言编程实现,并在TEC-CA平台上进行仿真测试。
为方便起见,后续将16位5级流水无cache实验CPU简记为ExpCPU-16,而8位的则记为ExpCPU-8。
对于内存模块的改造可以采用两种方式:(1)利用TEC-CA平台上的16位RAM来存放8位的指令;(2)不用该16位的内存模块,独立设计一块8位的RAM。在时间允许的情况下,还可以进行一些额外探索性的改造工作。例如,在5段流水模块之间并没有明显地加上流水寄存器时,可以考虑添加这些部件以优化性能。
此外,也可以尝试从外部输入指令而非初始化时将指令“写死”在RAM中;或者进一步设计一个具有cache功能的五级流水CPU模型。各组可以根据实际情况进行一些创新性的探索和改进工作。