CPU计算机组成原理实验报告.doc

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1、.计算机组成与系统结构实验报告CPU设计与实现院（系）：专业班级：计算机科学与技术组员：指导教师：..实验目的:设计实现CPU部件。实验仪器：PC机（安装Altebra公司的开发软件QuartusII，Modelsim）两台TEC-CA计算机组成原理试验箱..实验过程：一、理论设计1.1、设计指令集设计CPU第一步，就是根据需求，确定功能，并且设计出指令集。指令集包括每一条指令的编码方式，操作码以及每一条指令实现的功能。考虑到第一次设计CPU，在指令集设计过程中难免会出现考虑不周全或者指令集设计不科学的问题，我们借鉴了经典的31条MIPS指

2、令集。在对指令集每一条指令进行解读、分析后，我们确定：31条MIPS指令可以满足我们的CPU的基本功能。下面将31条MIPS指令的编码格式、对应的操作类型以表格的形式列举出来：MIPS指令集(共31条）助记符指令格式示例示例含义操作及其解释Bit#31..2625..2120..1615..1110..65..0   R-typeoprsrtrdshamtfunc   add000000rsrtrd00000100000 add$1,$2,$3 $1=$2+$3 rd<-rs+rt   ；其中rs＝$2，rt=$3,rd=$1addu000

3、000rsrtrd00000100001 addu$1,$2,$3 $1=$2+$3 rd<-rs+rt   ；其中rs＝$2，rt=$3,rd=$1,..无符号数sub000000rsrtrd00000100010 sub$1,$2,$3 $1=$2-$3 rd<-rs-rt   ；其中rs＝$2，rt=$3,rd=$1subu000000rsrtrd00000100011 subu$1,$2,$3 $1=$2-$3 rd<-rs-rt   ；其中rs＝$2，rt=$3,rd=$1,无符号数and000000rsrtrd000001001

4、00 and$1,$2,$3 $1=$2 & $3 rd<-rs&rt   ；其中rs＝$2，rt=$3,rd=$1or000000rsrtrd00000100101 or$1,$2,$3 $1=$2 

5、 $3 rd<-rs

6、rt   ；其中rs＝$2，rt=$3,rd=$1xor000000rsrtrd00000100110 xor$1,$2,$3 $1=$2 ^ $3 rd<-rsxorrt   ；其中rs＝$2，rt=$3,rd=$1(异或）nor000000rsrtrd00000100111 nor$1,$2,$3 $1=~($2 

7、

8、 $3) rd<-not(rs

9、rt)   ；其中rs＝$2，rt=$3,rd=$1(或非）slt000000rsrtrd00000101010 slt$1,$2,$3 if($2<$3)   $1=1 else   $1=0 if(rs

10、  (无符号数）sll00000000000rtrdshamt000000 sll$1,$2,10 $1=$2<<10 rd<-rt<>10 rd<-rt>>shamt；(logical)，其中rt=$2,rd=$1sra00000000000rtrdshamt000011 sra$1,$2,10 $1=$2>>10 rd<-rt>>shamt ；(ar

11、ithmetic) 注意符号位保留 其中rt=$2,rd=$1sllv000000rsrtrd00000000100 sllv$1,$2,$3 $1=$2<<$3 rd<-rt <>$3 rd<-rt >>rs  ；(logical)其中rs＝$3，rt=$2,rd=$1srav000000rsrtrd00000000111 srav$1,$2,$3 $1=$2>>$3 rd<-rt >>rs  ；

12、(arithmetic) 注意符号位保留 其中rs＝$3，rt=$2,..rd=$1jr000000rs000000000000000001000 jr $31 goto $31