利用实验课中的设计方法,查阅研究文献,分析RISC-V指令构架,建立带有小于分支判断、立即数算术移位功能的精简指令CPU,指令系统包括下列18条指令:BLT 、SRAI 、ADD、SUB 、ADDI、LW、SW、XOR、XORI、OR、ORI、AND、ANDI、LUI、AUIPC 、JAL、JALR、BEQ
时间: 2023-08-31 16:54:24 浏览: 79
为了建立带有小于分支判断和立即数算术移位功能的精简指令CPU,您可以按照以下步骤进行:
1. RISC-V指令构架分析:
- 首先,查阅相关的研究文献和资料,了解RISC-V指令集的构架和设计思想。
- 分析RISC-V指令集的指令格式和功能,了解每条指令的操作码、寄存器操作数、立即数等。
2. 指令系统设计:
- 根据您的需求,选择适合的指令来构建指令系统。根据您提供的18条指令,确保包括BLT、SRAI、ADD、SUB、ADDI、LW、SW、XOR、XORI、OR、ORI、AND、ANDI、LUI、AUIPC、JAL、JALR和BEQ指令。
- 每条指令的操作码、寄存器操作数和立即数等应与RISC-V指令集相对应。
3. 存储系统设计:
- 设计一个32位寄存器文件,用于存储CPU中的寄存器。根据指令系统的要求,确保包含足够数量的寄存器。
- 指令储存器:设计一个指令储存器,用于存储程序的指令。
- 数据存储器:设计一个数据存储器,用于存储程序中的数据。
4. 运算器设计:
- 设计一个运算器,包括加减功能、异或功能、或功能、与功能和比较功能。确保运算器能够执行指令中所需的算术和逻辑操作。
5. 数据路径设计:
- 根据指令系统的要求,分析每个指令的功能和格式。
- 选择或设计适当的路径元素,如寄存器读取器、寄存器写入器、ALU等,以构建完整的数据路径。
- 设置正确的控制信号,以确保数据路径能够正确执行每条指令。
6. 控制单元设计:
- 根据指令系统的要求,设计一个控制单元。
- 分析指令的控制字,确定控制单元所需的功能和控制信号。
- 将控制单元连接到各个部件,以实现路径和部件功能的自动设置,以控制数据路径正确执行每条机器指令。
7. 指令执行过程及时序:
- 对于每条指令,分析其执行过程和所需的时序。
- 确定每个阶段所需的控制信号和操作。
- 绘制时序图,详细说明每个阶段的操作和时序要求。
8. 编写汇编语言小程序:
- 利用您设计的指令系统,编写一个汇编语言小程序。
- 将程序翻译成机器码,并存储到指令储存器中。
- 逐条执行指令,观察系统状态和输出结果,进行系统调试。
请注意,以上步骤提供了一个大致的设计流程,具体的实现细节可能会因为您的需求和设计约束而有所不同。建议您参考相关的研究文献和教材,以及咨询实验课老师和同学的意见,获得更详细和全面的设计方案。祝您顺利完成项目!