全指令集mips设计文档

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1、北京航空航天大学计算机学院计算机组成原理课程设计MIPS处理器设计姓名、学号：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxXxxxxxxxxxxxxxxxxxxxXxxxxxxxxxxxxxxxxxxx时间：2009年月日MIPS-C处理器设计计算机组成原理课程设计目录1.MIPS处理器设计简介12.基本组成部件12.1程序计数器12.1.1功能设计12.1.2VerilogHDL核心实现代码12.1.3仿真波形验证12.1.4硬件下载测试12.2指令寄存器13.指令系统23.1指令系统设计23.2汇编程序设计24.数据通

2、路24.1取指指令数据通路24.2……25.控制单元25.1控制器状态机25.3状态机信号使能表35.3接口定义35.4控制单元输出信号布尔表达式36.整机仿真测试46.1XX汇编程序的仿真测试46.2YY汇编程序的仿真测试46.3。。。。。。47.整机硬件下载测试47.1硬件下载测试方案47.2引脚锁定47.3测试步骤4北京航空航天大学计算机学院MIPS-C处理器设计计算机组成原理课程设计北京航空航天大学计算机学院MIPS-C处理器设计计算机组成原理课程设计1.MIPS处理器设计简介简要介绍本组的MIPS处理器实现情

3、况（包括：支持多少类型、多少条指令；异常处理方面的实现情况）；组员分工：每个组员的完成部分；2.基本组成部件本节主要给出CPU的组件定义，如组件和书上的功能和接口均相同，则不需给出。2.1组件名2.1.1功能设计定义该部件的功能，可参考实验教程。2.1.2VerilogHDL核心实现代码给出该部件实现的核心代码，必须有详细的注释！！！2.1.3仿真波形验证设计输入波形信号，给出完整的波形，尽量在一个波形文件中测试出部件的所有功能。对照波形指出某一个时刻对应的功能输入和输出。3.指令系统3.1指令系统设计给出本组设计的m

4、ips处理器支持的指令集，可参考教程中的附录1。要给出指令的各字段定义，指令的类型及其中的每条指令，每条指令的格式及其功能。该部分内容可通过图表等形式来表述，格式可自行设计，但一定要描述清楚。4北京航空航天大学计算机学院MIPS-C处理器设计计算机组成原理课程设计3.2汇编程序设计根据本组实现的指令集，设计一个有意义的汇编程序。要描述清楚每个程序的功能。汇编程序要有详细的注释。4.数据通路针对书上给出的57条指令以外的指令，分类设计数据通路，并对每种数据通路进行测试。和书上相同的部分可以省略。4.1取指指令数据通路给出

5、该数据通路图；选取相关的部件，并将其例化为symbol，用原理输入图设计该数据通路的顶层文件，根据需要添加相关控制输入信号。——要给出设计好的原理输入图；进行仿真测试并给出仿真波形，对照仿真波形说明该类指令的执行过程。4.2……5.控制单元5.1控制器状态机给出本组实现的指令集所对应的状态机图。5.3状态机信号使能表状态名称（编号）变化信号名称信号值说明下一状态条件取指（0）ALSrcA0ALU的A输入为PC1无PCWrite1写入下一条指令地址IorD0内存地址来源为PCIRWrite1向IR写入读出指令ALUSrc

6、B001ALU的B输入为44北京航空航天大学计算机学院MIPS-C处理器设计计算机组成原理课程设计ALUOp0001无符号加法PCSource001下一条指令为PC+4BE1111取一个32位指令译码(1)ALUSrcA0提前计算分支地址ALUOut<=PC+(sign-extend(IR[15-0])<<2)0空指令2存取指令3R型指令4I型指令5CP0指令6分支指令7跳转指令ALUSrcB0118syscall指令ExtendFunc01ALUOp00109break指令ALUOutSrc0010未定义指令5.3接

7、口定义输入输出接口定义，可参考教程5.4控制单元输出信号布尔表达式Signal表达式（由状态和输入构成）PCWriteState0

8、

9、state5&&op25&&!op24&&!op23&&!op22&&!op21

10、

11、(state6&&!ALU_Zero)

12、

13、state7

14、

15、state8

16、

17、state9

18、

19、state10

20、

21、state17

22、

23、state18MemWriteState126.整机仿真测试6.1XX汇编程序的仿真测试设计仿真输入波形，进行仿真测试，并对照仿真波形结果说明程序的执行过程。4北京航空航天大学计算

24、机学院MIPS-C处理器设计计算机组成原理课程设计7.整机硬件下载测试7.1硬件下载测试方案简要叙述为了进行硬件测试，准备采用的电路模式，如何启动程序，显示程序的执行过程和结果，时钟的设置等。7.2引脚锁定给出引脚的锁定关系7.3测试步骤详细叙述下载后的实验台设置和具体的操作步骤。4北京航空航天大学计算机学院