系统硬件综合设计说明

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1、........计算机与信息学院《系统硬件综合设计》课程设计报告学生姓名：李学号：1234567890.专业学习资料.........专业班级：计算机2017年07月01日一、实验原理及设计.专业学习资料.........本次试验我主要根据上图进行理解和编程，起先参考了5个基础实验，期间又翻阅了自己动手写cpu，并且在网上查了很多资料，下面我将对该图做出我的理解和设计:1.pcf部分always@(posedgeClk)beginPCPlus4F_Reg=PCPlus4F;if(BranchM&ZeroM)PCF=PCBranchM;elsePCF=PCPlus4F;Instr

2、uctionF_Reg=InstructionF;if(InstructionF[31:26]==6'b000010)beginPCF={6'h0,InstructionF[25:0]};PCF=PCF<<2;endEndassignPCPlus4F=PCF+4;assignImemRdAddrF=PCF;.专业学习资料.........每个时钟上升沿到来，根据上一个时钟的PCSrcM判断是否为分支指令，若是，则选择PCBranchM作为这个时钟的指令地址，否则选PCF+4作为这个指令的指令地址，另外对于J类指令，我设计了一个特定的OpCode==“000010”，即为跳转指令

3、，因为每个指令以字节格式存储，占用,4个字节，故将后26位立即数进行位扩展后将其左移两位，效果等同于乘4，再将其赋值给PCF，这样下一跳的指令地址即为所要跳转的地址。对于这个部分，我起先是准备将其设计成一个模块的，之后由于模块接口连接时出现了无法解决的错误：输出PCF要作为InstructionMemory的输入，又要作为自身模块下一跳的输入，导致三者关联一起变化，程序报错，后来我又想到将PCF的输出改成两个，PCFout及PCFnext，PCFout作为InstructionMemory的输入，PCFnext作为自身模块下一跳的输入，但是程序仍无法正常运行，最后我想到了在to

4、p模块中对PCF进行处理并得以实现。2.InstructionMemory模块initialbegin$readmemh("instruction",InstMem,8'h0);endalways@(ImemRdAddr)beginInstruction<=InstMem[ImemRdAddr>>2];end这个模块很简单，主要是通过instructin文档来存储指令，以PCF作为地址取出指令输出至Control，SignExtend，Register三个模块。3.Ctr模块always@(OpCode)begincase(OpCode).专业学习资料.........//R-

5、I//addiu6'b001001:beginRegDstD=1;ALUSrcD=1;MemtoRegD=0;RegWriteD=1;MemWriteD=0;BranchD=0;ALUOp=2'b10;end//addi......endcaseendalways@(ALUOporFunct)begincasex({OpCode,ALUOp,Funct})14'b10001100xxxxxx:ALUControlD=5'b00010;//LW:add14'b00010001xxxxxx:ALUControlD=5'b00110;//SW:substractbeq.......专

6、业学习资料.........endcaseendendmoduleControl模块主要对来自InstructionMemory模块的指令进行分解，得到OpCode(指令高六位)，Funct（指令低六位），在通过分析OpCode得到RegDstD，ALUSrcD，MemtoRegD，RegWriteD，BranchD，ALUOp这六个信号量，用于后面的运算，再使用OpCode,ALUOp,Funct三者的组合对指令的运算方法进行分析，得到相应的ALUControlD输出至ALU模块。4.Register模块initialbegin$readmemh("register",reg

7、File,32'h0);end//writeonfallingclockedgealways@(posedgeClk)beginif(RegWrite==1'b1)regFile[RegWrAddr]<=RegWrData;endassignRegARdData=(RegARdAddr>=0)?regFile[RegARdAddr]:0;.专业学习资料.........assignRegBRdData=(RegBRdAddr>=0)?regFile[RegBRdAddr]:0;通过信号量Re