实验6

计算机组成原理实验报告

——实验六 logisim 实现单周期CPU

专 业： 计算机科学 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成日期：

强心星

1121000213 关桂霞

2014.6.11

一、 实验目的

1. 掌握硬布线控制器的思想及原理。

2. 理解数据通路的搭建过程、控制信号的确定过程。 3. 培养熟悉应用相关软件实现设计的能力。 二、 实验内容

设计一款支持mips的add,addi,and,beq,j,lw,sw指令的32为CPU 1. 寄存器文件包括32个32位的寄存器

2. 指令存储器空间256*32；数据存储器空间256*32 三、 实验过程

Step 1. 设计控制器： 控制信号：

RegDst:控制RF写寄存器编号，0：rd,1:rt;

RegWrite：控制RF写使能；0：不能写，1：可以写；

ALUSrc:控制ALU的B输入，0：来自RF的rd2,1：来自符号位扩展后的立即数

AlUControl：控制ALU功能

ＭｅｍｔｏＲｅｇ：控制ＲＦ写入数据；０：ＡＬＵ运算结果；１：数据

NPCControl:控制Npc逻辑 00：PC+4；10：BEQ指令；01：J指令 MemWrite：控制Dm写使能；0：不能写；1：可以写 SeControl：控制立即数扩展方式；0：零扩展；1：符号位扩展

Step 2. NPC设计

NPC是通过NPCControl和ALU计算结果的零标志来选择下一条指令的地址

Step 3. AlU设计

ALU是运算器部分，用于计算数据和J指令的地址

Step 4. RF设计

RF是寄存器堆，用于存放数据

Step 5. 设计SE

SE是选择立即数扩展方式

Step 6. 设计顶层文件

Step 7. 向指令存储器存入指令并验证

四、 实验结果

实验指令是实验五的等差数列求和

五、 实验心得

1) 利用logisim实现电路，简单直观，但内容琐碎。在运用到大程序是，出错的几率很大，再加上本次实验两线太多，PIN用的很大，实验过程很艰难

2) 在课上理解的BEQ和J指令的地址一直认为是取32位的高八位，通过实验才意识到是低8位

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