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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

、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）

Bit31..25..20..15..10..

5..0

#262116116

R-tysha

oprsrtrdfunc

pemt

00000001000addrd-rs+rt；其中rs

addrsrtrd$1=$2+$3

000000$1,$2,$3＝$2，rt=$3,rd=$1

rd-rs+rt；其中rs

add00000001000addu

rsrtrd$1=$2+$3＝$2，rt=$3,rd=$1,

u000001$1,$2,$3

无符号数

00000001000subrd-rs-rt；其中rs

subrsrtrd$1=$2-$3

000010$1,$2,$3＝$2，rt=$3,rd=$1

rd-rs-rt；其中rs

sub00000001000subu

rsrtrd$1=$2-$3＝$2，rt=$3,rd=$1,

u000011$1,$2,$3

无符号数

00000001001andrd-rsrt；其中rs

and