1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)六Logisim實(shí)現(xiàn)單周期CPU專(zhuān)業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)師姓名：主佳學(xué)號(hào)：1131000016指導(dǎo)教師：王顯完成日期：2015.6.15實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握硬布線(xiàn)控制器的設(shè)計(jì)思想及工作原理2、理解數(shù)據(jù)通路的搭建過(guò)程、控制信號(hào)的生成過(guò)程培養(yǎng)熟練應(yīng)用相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力實(shí)驗(yàn)容設(shè)計(jì)一款支持add,addi,and,beq,j,lw,sw,7指令的基于MIPS的32位CPU:.存放器文件包括32個(gè)32位的存放器.指令存儲(chǔ)器空間256X32;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間256X32實(shí)驗(yàn)過(guò)程Step1確定數(shù)據(jù)通路控制信號(hào)：RegDst:控制RF寫(xiě)存放器編號(hào)，0:rd1:rt;RegWrite控制

2、RF寫(xiě)使能；0:不能寫(xiě)，1:可以寫(xiě)；ALUSrc:控制ALU的B輸入，0：來(lái)自RF的rd21：來(lái)自符號(hào)位擴(kuò)展后的立即數(shù)ALUControl：控制ALU功能MemtoReg控制RF寫(xiě)入數(shù)據(jù)；0:ALU運(yùn)算結(jié)果；1:數(shù)據(jù)NPCControl:控制Npc邏輯00:PC+4;10:BEQ指令；01:J指令MemWrite：控制Dm寫(xiě)使能；0：不能寫(xiě)；1：可以寫(xiě)MemWrite：控制DM寫(xiě)使能；0不能寫(xiě)，1可以寫(xiě)I1I叩rw口2DStep2確定控制信號(hào)及器件設(shè)計(jì)原擴(kuò)展元件新擴(kuò)展元件EP擴(kuò)展：可以實(shí)現(xiàn)0擴(kuò)展以及符號(hào)擴(kuò)展。我是通過(guò)多路選擇器連接了一個(gè)輸入端進(jìn)展選擇，解決了原有了擴(kuò)展不能實(shí)現(xiàn)符號(hào)的弊端。通過(guò)數(shù)

3、據(jù)總線(xiàn)將高16位置0。薩曹P 0 心口 t-ttt tCh-E* tNPC:通過(guò) NPCControlp” pg甲 PT口”。呼。和ALU計(jì)算結(jié)果的零標(biāo)志來(lái)選擇下一條指令的地址。a=-RF存放器堆：獲取指令后，通過(guò)譯碼器和控制信號(hào)控制選擇將數(shù)據(jù)存入哪個(gè)存放器，用數(shù)據(jù)選擇器控制用哪個(gè)存放器輸出數(shù)據(jù)瓦&阱&DM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：上端時(shí)鐘輸入是指令地址，運(yùn)行哪一條指令。下端為輸入值，由輸出端顯示結(jié)果。將最上端寫(xiě)使能信號(hào)置1便可進(jìn)展輸入，可通過(guò)最下端clr清零，clk時(shí)鐘信號(hào)控制指令的運(yùn)行。HdH我工枷宏.(wMimmIM|p。IDm。hdoioxa。DACUIM指令存儲(chǔ)器：指令連接到別離器，再根據(jù)各個(gè)輸出

4、所需的位數(shù)用別離器連接構(gòu)成各個(gè)輸出PC程序計(jì)數(shù)器：時(shí)鐘端連線(xiàn)時(shí)鐘，清零直接連接計(jì)數(shù)的清零端，計(jì)數(shù)器的輸出端連接輸出弓I腳，輸入端連接計(jì)數(shù)器加載端。原控制器新設(shè)計(jì)的控制器控制器：OP六位，func六位，OP用總線(xiàn)元件分出六個(gè)線(xiàn)路，每條線(xiàn)分成0和1兩條，根據(jù)每條指令的MIPS常用指令表。Add和sub通過(guò)最上邊的線(xiàn)連接一個(gè)與OP的與門(mén)，設(shè)置了OP的六位，后六位線(xiàn)根據(jù)自身數(shù)值與func相連接。其他指令同理，要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)5的運(yùn)行程序不需要sub指令，但sub指令為要求掌握的根本六條指令之一所以參加了其中addsuboriloadstorebeqPc_select000001RegDst1100 xxRe

5、gWr111100Extopxx011xAluSrc001110AluCtraddsuboraddaddsubMemWr000010MemtoReg0001xx30000?004 1j ：iaC* OGOO OO Co oaoo oo c0 OOOO OO 0o oooo oe 40 QQQQ QQ Of*0 0 0 0 0 o o c QDQQ 0。B OOOO OO CALU算術(shù)邏輯單元：用于計(jì)算數(shù)據(jù)和J指令的地址。兩個(gè)32位輸入單元，通過(guò)多路復(fù)用器的選擇決定是加，減，或操作，結(jié)果0可以測(cè)試相等性。Aluc為00實(shí)行加操作，01減操作，10或操作。輸出結(jié)果通過(guò)比擬起與0進(jìn)展比擬，假設(shè)為0,z輸出為1否那么為00輸出端顯示結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)五的等差數(shù)列求和口早國(guó)|I -I T” iTiTllippo五、實(shí)驗(yàn)心得這次單周期CPU的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是對(duì)我們這段時(shí)間計(jì)算機(jī)組成原理課的一個(gè)檢驗(yàn)，從課上講的各種原件到各個(gè)控制信號(hào)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上只有一個(gè)最后的電路設(shè)計(jì)，中間的原件設(shè)計(jì)都需要自己獨(dú)立完成。通過(guò)跟同學(xué)探討，看指導(dǎo)書(shū)學(xué)習(xí)弄懂了許多的不懂之處，也對(duì)自己