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CPU大作业报告(详细)

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结构图双击可放大编辑

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

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