Advertisement

设计包含18条指令的单周期CPU架构。

  •  5星
  •     浏览量: 0
  •     大小:None
  •      文件类型：None

简介：
该课程作业，由浙江大学计算机组成课程所提供，其中包含了各个硬件部件的代码实现，并具备支持18条指令的功能，这些指令涵盖了slt、lui、slr、sll、jr以及jal等常用指令类型。

全部评论 (0)

还没有任何评论哟~
客服
客服
客服关闭
  • 单周期CPU设计的18条指令
    优质
    本文档详细介绍了基于Verilog语言实现的一个包含18条基本指令的单周期CPU的设计过程与架构分析。 ZJU计算机组成课程作业包含各部件代码，支持18条指令，包括slt、lui、slr、sll、jr、jal等指令。
     
  • MIPS单周期CPU设计（含24条指令）(HUST)
    优质
    本项目为华中科技大学课程作业，设计并实现了一个支持24条基本指令的MIPS单周期CPU，涵盖取指、译码、执行等核心过程。 让学生熟悉中断软硬协同的机制，并能够设计支持多级嵌套中断的单周期MIPS CPU。 为单周期MIPS增加单级中断机制，可以支持1、2、3共三个按键中断事件，其中断优先级依次是1 < 2 < 3。当CPU执行中断服务程序时不会被其他中断请求打断。
     
  • MIPS单周期CPU的设计与实现（包含12条指令）
    优质
    本项目设计并实现了支持12条基本指令的MIPS单周期CPU，涵盖数据处理、寄存器操作及I/O控制等功能。通过Verilog硬件描述语言构建，具备较高的执行效率和简洁性，在计算机架构学习中具有重要实践意义。 本段落将深入探讨如何设计并实现一个基于MIPS架构的单周期CPU，并支持12条基本指令：算术运算、逻辑运算、内存访问及分支跳转。重点在于使用Verilog语言进行硬件描述，以及在Xilinx Vivado 2023.2集成开发环境中完成验证。 MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种精简指令集计算机架构，以其高效简洁的设计著称。单周期CPU是指所有指令在一个时钟周期内执行完毕的处理器类型，简化了设计但可能限制性能表现。 本段落将实现以下12条基本指令： 1. **ADD**：两个寄存器操作数相加，结果存储在目标寄存器中。 2. **SUB**：两个寄存器操作数相减，结果同样存储于目标寄存器内。 3. **AND**：执行按位与运算，并将两操作数的计算结果保存到目标寄存器里。 4. **OR**：进行按位或运算，其结果亦被放置在目标寄存器中。 5. **ADDI**：立即数和寄存器操作数相加后存储于目标寄存器内。 6. **ANDI**：执行立即数与寄存器操作数的按位与运算，并将结果保存至目标寄存器。 7. **ORI**：进行立即数与寄存器的操作数据之间的按位或运算，最终把计算结果放入目标寄存器中。 8. **LW**：从内存加载数据到指定的寄存器。 9. **SW**：将特定寄存器中的内容写入内存地址中去。 10. **BEQ**：若两个操作数相等，则跳转至程序代码内的新地址继续执行。 11. **BNE**：如果两操作数不相同，就会发生无条件的指令分支转向新的目标位置。 12. **J**：直接跳转到指定的目标地址。 在Verilog中，我们需要定义包括寄存器文件、ALU（算术逻辑单元）、控制单元、数据存储器和总线接口在内的各种模块。这些组件协同工作以执行上述指令集。例如，控制单元根据接收到的编码来生成适当的信号，并指挥ALU进行正确的运算操作；同时负责管理数据在内存与寄存器之间的传输。 使用Vivado工具时，我们需要建立项目、添加源代码及配置硬件资源（如时钟），然后经过综合和实现阶段最终得到比特流文件。通过硬件仿真技术可以验证CPU是否能准确执行测试用例中的指令序列。 单周期CPU设计面临的挑战是如何在单一的时钟脉冲内完成所有操作，这通常需要精心规划数据路径与控制逻辑的设计。例如，在处理过程中可能需要用到多个寄存器以同时准备运算数、计算结果以及存储输出值；此外还需快速响应不同类型指令，并生成正确的控制信号。 借助Vivado工具中的波形仿真功能可以观察CPU执行不同种类的指令时内部状态的变化情况，确保其行为符合预期。若发现存在问题，则需对Verilog代码进行调试和优化处理以解决潜在同步或逻辑错误问题。 综上所述，设计并实现一个MIPS单周期CPU需要理解指令集架构、掌握Verilog硬件描述语言以及熟练使用Vivado开发环境等技能；这一过程充满挑战却也极具成就感，能够见证从编程到实际运行的硬件系统转化。
     
  • 单周期CPU的31条指令
    优质
    本文详细介绍了构建于单周期数据通路之上的经典计算机架构中的31条基本指令，包括每条指令的工作原理及应用场景。 采用单周期方式实现了MIPS的31条指令。提供了包含这31条指令仿真测试的coe文件以及每一条指令单独测试文件和测试结果，在Vivado2016和Modelsim上验证通过。
     
  • 单周期CPU的31条MIPS指令
    优质
    本项目详细介绍并实现了一个能够执行31条基本MIPS指令的单周期CPU设计。通过Verilog硬件描述语言编程，展示了数据路径、控制单元及寄存器组的具体构造方法。 本科生计算机组成原理课程大作业使用Xilinx N4开发板实验实现31条MIPS指令单周期CPU，该设计可以通过前仿真但不能下载到硬件板上运行，具体原因尚未查明。
     
  • 头歌-计组-MIPS单周期CPU设计（含24条指令）(HUST)
    优质
    本项目是基于MIPS架构设计的单周期CPU课程作业，涵盖24条核心指令，适用于华中科技大学计算机组成原理教学。通过实践操作加深对计算机体系结构的理解与掌握。 头歌-计组-MIPS单周期CPU设计（24条指令），免费且无需积分。
     
  • SLL指令——单周期CPU设计
    优质
    SLL指令详解及其在单周期CPU设计中的实现方法，探讨数据移位操作对处理器性能的影响与优化策略。 Sll指令（Shift Left Logical）格式为：sll rd, rt, sa ; rd <-- rt << sa 其中： - rt 是5位的寄存器编号。 - sa 是5位的数据移位量。 - op 由6个0组成，表示操作码。 该指令的意义是将寄存器rt中的数据左移sa位后，结果存储在rd中。随后把PC + 4写入PC。 例如：sll r13, r12, 25 ; r13 <-- r12 << 25 具体格式如下： - op:000000 - rs:00000（表示空） - rt:01100（代表r12的寄存器编号） - rd:01101（代表r13的寄存器编号） - sa: 11001 （移位量为25，二进制形式） funct字段由6个零组成。 与sll类似的指令有：srl, sra。
     
  • 基于RISC-V架构的45条指令单周期CPU设计（机组大作业）
    优质
    本项目为大学课程设计作品，采用RISC-V架构实现了一个包含45条指令的单周期CPU。该设计旨在加深学生对计算机体系结构的理解与实践能力。 内含CPU所有Verilog源码及论文详细解析，作业成绩为优秀，所有代码和论文均为原创，严禁二次转载。
     
  • Logisim中MIPS多周期微指令CPU（含8条指令）的设计
    优质
    本项目在Logisim环境中设计并实现了包含八条基本指令的MIPS多周期处理器。通过详细规划和构建数据通路及控制单元，确保了指令的有效执行与优化性能。 在华中科技大学的Logisim实验中，我们完成了计算机组成原理课程中的多周期微指令（8指令）CPU设计任务，并实现了电路的设计。该设计可以直接运行，也可以在网上进行闯关练习。
     
  • MIPS单周期CPU组成原理实验——16位单周期CPU的28条指令原理图及24条指令的设计
    优质
    本实验聚焦于构建一个基于MIPS架构的16位单周期CPU系统，涵盖其28种基本操作原理，并详细设计其中的24种核心指令，深入探讨硬件实现细节与优化策略。 使用Logisim布线完成的MIPS单周期CPU可以支持28条指令。跑马灯代码已装入寄存器，可以直接开启时钟运行。