CPU設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn) 中央處理器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 理解中央處理器的原理圖設(shè)計(jì)方法。2、 能夠設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)典型MIPS的11條指令。二、實(shí)驗(yàn)要求1、使用Logisim完成數(shù)據(jù)通路、控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。2、完成整個(gè)處理器的集成與驗(yàn)證。3、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并提交電路源文件。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境 VMware Workstations Pro + Windows XP + Logisim-win-2.7.14、 操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟 1、數(shù)據(jù)通路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通路主要由NPC、指令存儲(chǔ)器、32位寄存器文件、立即數(shù)擴(kuò)展部件、ALU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器構(gòu)成。其中指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可直接調(diào)用軟件庫(kù)中的ROM和RAM元件直接完成，

2、其余部件的設(shè)計(jì)如圖所示：圖1.1 NPC圖1.2 32位寄存器圖1.3 立即數(shù)擴(kuò)展部件圖1.4 ALU2、控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)控制器的主要設(shè)計(jì)思想如圖所示圖2.1 控制器設(shè)計(jì)思想通過(guò)列真值表得到控制器的兩部分電路，真值表如下： 輸入 輸出000000001101100011101011000100000010R-typeORILWSWBEQJUMPRegDst100xxxALUSrc01110xMemtoReg001xxxRegWrite111000MemWrite000100Branch000010Jump000001Extopx0111xALUop210000xALUop1x100xxALUop0x0001xALUop2:0Funct3:0指令A(yù)LUctr2:01110000add0101110010sub1101110100and0001110101or0011111010slt111010xxxxori001000xxxxLw/sw010011xxxxbeq110表2.1 控制器設(shè)計(jì)真值表圖2.2 控制器3、處理器的集成與驗(yàn)證集成：將各個(gè)部件按要求鏈接，具體方式如圖所示：圖3.1 CPU驗(yàn)證：將指令的16進(jìn)制表示輸入指令存儲(chǔ)器，運(yùn)行后記錄寄存器中的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)照