CPU大作业报告(详细).docVIP

CPU大作业报告(详细)

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设计各个功能部件的功能

算术逻辑运算单元ALU：

其功能及与外部的连接端口如下：

下图为示例

功能简述：根据ID_op的值选择相应的操作：

b000000:ALU_out=A+B;//add(op[3:2]==00meansRinstruction)

b000001:ALU_out=A-B;//sub

b000110:ALU_out=A+B;//addI(op[3:2]==01meansIinstruction)

b000111:ALU_out=A-B;//subI

b000100:ALU_out=A+B;//store

b000101:ALU_out=A+B;//load

b001110:Flag=1;

（2）程序计数器PC：

插图

功能简述：1、当pc_En为1时，pc_out=pc_in;否则pc_out=pc_out;

2、当reset为0时，pc_out=b0;

通用寄存器GR：

插图

功能简述：1、当w_wRegEn置1时，register[w_rt]=w_data;将w_data读到地址为w_rt的通用寄存器中；

2、传递信号：

Aout=register[rs];

Bout=register[rt];

（4）IMem

插图

功能简述:I=data[pc_out];将地址为pc_out的数据读到I并输出。

（5）ALU-MUX1

功能简述：当forwardA为00时，选择A=IDoutA;为01时，选择A=m_ALUout;为10时，选择A=w_data;

（6）MemReg

功能简述：当Mem_En为1时，传递信号：

w_wRegEn=m_wRegEn;

w_MemR=m_MemR;

w_MemW=m_MemW;

w_MemToReg=m_MemToReg;

w_rt=m_rt;

w_MEMout=OuterDB;

w_ALUout=m_ALUout;

（7）ALU-MUX2

功能简述：当forwardB为00时，选择B=IDoutB;为01时，选择B=m_ALUout;为10时，选择B=w_data;

（8）RegMUX

功能简述：当op[2]为0时，选择BIout=Bout;否则选择BIout=Ex_I;

(9)Mem_MUX

功能简述：当w_MemToRega为1时，选择w_data=w_ALUout;否则w_data=w_MEMout;

(10)EX_MemReg

功能简述：当Ex_En时传递信号：

m_wRegEn=ID_wRegEn;

m_MemR=ID_MemR;

m_MemW=ID_MemW;

m_MemToReg=ID_MemToReg;

m_ALUout=ALU_out;

m_RBdata=B;

m_rt=e_rt;

(11)PC_MUX

功能简述：PC控制信号选择，当flag为1时选择PC_out2信号，否则选择PC_out1信号。

(12)IF_Reg

功能简述：1、IF_En置1时取指；

2、取指后将PC_out1和I输出；

3、pc_out3=pc_out1;

Imm=I[15:0];

op=I[31:26];

rs=I[25:21];

rt=I[20:16];

rd=I[15:11];

shamt=I[10:6];

func=I[5:0];

(13)PC_AddImm

功能简述：

(14)ID_ExReg

功能简述：1、ID_En置1时ID_ExReg工作；

2、BIout和Aout是两个操作数的输入；

3、PC_out3信号决定指令类型；

(15)MEM

功能简述：1、通过OouterDB信号将MEM内的内容通过MemReg读到RegArray；

2、通过m_RBdata信号将RegArray内的内容写到MEM里；

3、通过mem_addr信号将执行后的结果写MEM里；

4、通过w_MemR和w_MemW使能信号控制MEM的读写。

(16)PC_Add

功能简述：每次执行指令之前，PC_Add将PC的值加1以PC_out1传到IF_Reg。

指令系统

注：1、字体格式，宋体、小4号；

2、可用颜色标注特色指令。

指令表

指令操作码（IR_in[7:3]）

代码指令

指令含义

000000

ADD