计算机组成原理实验报告材料1-单周期.doc

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1、计算机组成原理实验报告单周期处理器开发Q:10649503642015.05.12文档目录：1、功能设计说明2、模块化和层次化设计说明3、具体模块定义4、测试代码及结果5、实验完成时间安排6、心得体会功能设计说明1.完成的指令集:a)add，sub，and，or，slt，lw，sw，beq和J指令。b)不支持溢出。2.处理器为单周期设计。3.功能模块统一采用书上201页的图4-24设计，信号控制采用书上的193页图4-12和200页图4-22的真值表进行化简。1、模块化和层次化设计说明2、具体模块定义数据通路：1）PC模块定义：(1)基本描述PC主要功能是完成输出当前指令地址。复位

2、后，PC指向0x0000_0000，此处为第一条指令的地址。(2)模块接口信号名方向描述[31:0]addressI输入的指令地址clkI时钟信号rstI复位信号[31:0]outO输出的指令地址（3）功能定义序号功能名称功能描述1复位rst=1时，将out置为0X0000_00002输出指令地址时钟信号到来时，将address赋给out2）NPC模块定义：(1)基本描述NPC主要功能是根据当前指令是否为beq指令，输出下一条指令的地址。该模块调用了MUX模块。(2)模块接口信号名方向描述[15:0]imaddrI指令的低16位zeroIALU计算结果:1表示当前两寄存器(rs,r

3、t)值相等;0表示不相等。brI是否为beq指令。1是0否[31:0]pcI输入当前指令地址[31:0]npcO输出下一条指令地址（3）功能定义序号功能名称功能描述1输出指令地址根据zero与br的值输出下一条指令的地址。3）ALU模块定义：(1)基本描述实现加、减、与、或、小于则赋1五种计算。(2)模块接口信号名方向描述[2:0]aluctrlIALU控制信号[31:0]AIrs寄存器的值[31:0]BIrt寄存器的值zeroOA-B=0,则zero=1;否则zero=0.[31:0]resultOAlu计算输出的结果。（3）功能定义序号功能名称功能描述1输出计算结果根据alu控

4、制信号，输出A与B的计算结果2输出zero若result=0则输出zero=1，否则输出zero=0。4）MUX模块定义：(1)基本描述实现32位和5位二选一数据选择器(2)模块接口信号名方向描述SIMUX控制信号[31:0]d0/[4:0]d0IMUX输入[31:0]d1/[4:0]d1IMUX输入[31:0]y/[4:0]yOMUX输出（3）功能定义序号功能名称功能描述1输出d0,或d1的值S为0，y=d0;S为1，y=d1.5）EXT模块定义：(1)基本描述将输入的16位地址按符号位扩展为32位。(2)模块接口信号名方向描述[15:0]addrinI输入的16位地址[31:0

5、]addroutO输出的32位地址（3）功能定义序号功能名称功能描述1输出扩展的32位地址.将addrin扩展为32位的addrout.6）regfile模块定义：(1)基本描述根据输入的两个寄存器地址，输出相应寄存器的值，根据寄存器写信号和寄存器地址，将输入的数据选择写入寄存器。(2)模块接口信号名方向描述clkI时钟信号[4:0]rreg1IRs寄存器地址[4:0]rreg2IRt寄存器地址[31:0]rdata1ORs寄存器值[31:0]rdata2ORt寄存器值regwI写寄存器信号[4:0]wregIRt写寄存器地址[31:0]wdataI写入寄存器的信号（3）功能定义序

6、号功能名称功能描述1读寄存器数据读rs、rt寄存器的数据2向寄存器写入数据根据写信号向寄存器选择写入数据7）im_4k模块定义：(1)基本描述指令存大小为4K，初始化从code.txt载入指令。根据输入的指令地址，输出当前位置存储的指令。(2)模块接口信号名方向描述[9:0]addrI指令地址[31:0]doutO指令（3）功能定义序号功能名称功能描述1载入指令初始化载入code.txt中的指令2输出指令根据输入的指令地址，输出当前指令8）dm_4k模块定义：(1)基本描述“数据存”大小为4K，根据输入的地址读出“数据存”中的数据，并根据数据写信号，将输入的数据选择写入“数据存”中

7、。(2)模块接口信号名方向描述clkI时钟信号[9：0]addrI数据地址[31:0]dinI写入的数据weI数据存写信号[31:0]doutO读出的数据（3）功能定义序号功能名称功能描述1读数据存数据根据输入的数据地址，读出数据存的数据，读出的数据不一定被使用，只有lw指令才会使用。2向数据存写入数据在时钟信号到来时，根据写数据信号，将输入的数据选择写入数据存中。9）Jump模块定义:(1)基本描述将输入的低26位指令左移两位，高四位加上pc+4的高4位，组成32位