单周期mips cpu代码

时间: 2023-07-29 20:07:41 浏览: 72
以下是一个简单的单周期 MIPS CPU 的 Verilog 代码: ``` module single_cycle_mips_cpu ( input clk, input rst, input [31:0] instr, input [31:0] data_in, output reg [31:0] data_out, output reg [31:0] pc_out ); reg [4:0] op; reg [4:0] funct; reg [31:0] rs; reg [31:0] rt; reg [31:0] rd; reg [16:0] imm; reg [31:0] pc; always @(posedge clk) begin if (rst) begin op <= 5'b0; funct <= 5'b0; rs <= 32'b0; rt <= 32'b0; rd <= 32'b0; imm <= 17'b0; pc <= 32'b0; end else begin op <= instr[31:26]; funct <= instr[5:0]; rs <= instr[25:21]; rt <= instr[20:16]; rd <= instr[15:11]; imm <= instr[15:0]; pc <= pc + 4; end end always @(posedge clk) begin case (op) 6'b000000: begin // R-type instruction case (funct) 6'b100000: data_out <= rs + rt; // add 6'b100010: data_out <= rs - rt; // sub 6'b100100: data_out <= rs & rt; // and 6'b100101: data_out <= rs | rt; // or 6'b101010: data_out <= rs < rt ? 32'b1 : 32'b0; // slt default: data_out <= 32'b0; // unknown function code endcase end 6'b001000: data_out <= rs + imm; // addi 6'b100011: data_out <= data_in; // lw 6'b101011: data_out <= data_in; // sw default: data_out <= 32'b0; // unknown opcode endcase end assign pc_out = pc; endmodule ``` 这个单周期 MIPS CPU 支持以下指令: - R-type:add、sub、and、or、slt - I-type:addi、lw、sw 代码中只有一个时钟上升沿触发的状态机,它首先从指令中提取操作码和函数码,然后根据操作码和函数码执行相应的指令。每个时钟周期结束时,程序计数器 (PC) 加 4,以便执行下一条指令。同时,输出指令中的寄存器操作数和立即数,以供下一个状态机周期使用。

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