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1、.湘 潭 大 学 实 验 报 告 课程名称 计算机原理与设计 实验名称__________多周期CPU与存储器实验_______________ 页数 专业 计算机科学与技术 班级________2_____________ 同组者姓名 组别 学号 2015962138 姓名 庄振南 实验日期___201
2、6.11.02____________ 一、实验目的1、深入理解MIPS—CPU指令系统的功能和工作原理；2、掌握多周期CPU的工作原理和逻辑功能实现；3、熟练掌握用VerilogHDL语言设计多周期存储器的方法；4、熟练掌握对多周期存储器的仿真实验验证和硬件测试两种调试方法；5、通过对多周期CPU的运行情况进行观察和分析，进一步加深理解。二、实验要求1、深入理解MIPS—CPU指令系统的功能和工作原理；2、掌握多周期CPU的工作原理和逻辑功能实现；3、熟练掌握用VerilogHDL语言设计多周
3、期存储器的方法；三、实验原理word范文.实现上述原理框图根据功能将其分划分为控制单元(cunit)、执行单元(eunit)、指令单元(iunit)以及存储单元(munit)四大模块。
（1）.控制单元(cunit)是多周期微处理器的核心控制微处理器取指令、指令译码和指令执行等工作。主要由指令译码器控制器(outputscontrol)、算术逻辑运算控制器(ALUcontrol)两
个子模块组成。
（2）.执行单元(eunit)主要由寄存器堆(registers)和算术逻辑单元(ALU)两个子
4、模块组成。其中寄存器是微处理器最基本的元素MIPS系统的寄存器堆由32个32位寄存器组成而ALU则是微处理器的主要功能部件执行加、减、比较等算术运算和与、或、或非、异或等逻辑运算。指令单元(iunit)的作用是决定下一条指令的地址PC值。
（3）.存储单元(munit)由存储器(memory)、指令寄存器(instructionregister)和存储数据寄存
器(memorydataregister)组成。word范文.四、实验内容1、设计一个32位MIPS多周期CPU具体的要求如下
5、:
至少运行下列的6类32条MIPS指令。
（1）算术逻辑指令and、sub、addi
（2）逻辑运算指令and、0r、xor、andi、ori、xori（3）位移指令sll、srl、sra（4）条件分支指令beq、bne、
（5）无条件跳转指令j、jr
（6）数据传送指令lw、sw2.设计一个存储器五、实验环境与设备电脑，电箱。六、实验代码设计（含符号说明）寄存器元件代码：moduleregfile(rna,rnb,d,wn,we,clk,clrn,qa,qb);input[4:
6、0]rna,rnb,wn;input[31:0]d;inputwe,clk,clrn;output[31:0]qa,qb;reg[31:0]register[1:31];//r1-r31assignqa=(rna==0)?0:register[rna];//readassignqb=(rnb==0)?0:register[rnb];//readalways@(posedgeclkornegedgeclrn)beginif(clrn==0)begin//resetintegeri;for(i=1;
7、i<32;i=i+1)register[i]<=0;word范文.endelsebeginif((wn!=0)&&(we==1))//writeregister[wn]<=d;endendendmodule32位四选一选择器：modulemux4x32(a0,a1,a2,a3,s,y);input[31:0]a0,a1,a2,a3;input[1:0]s;output[31:0]y;function[31:0]select;input[31:0]a0,a1,a2,a3;input[1:0]s;c
8、ase(s)2'b00:select=a0;2'b01:select=a1;2'b10:select=a2;2'b11:select=a3;endcaseendfunctionassigny=select(a0,a1,a2,a3,s);endmodule5位二选一选择器：modulemux2x5(a0,a1,s,y);input[4:0]a0,a1;inputs;output[4:0]y;assigny=s?a1:a0;endmodule32位二选一选择器：modulemux2x32(a0,a1
