MIPS流水CPU设计---HUST 单周期CPU(24条指令)通关代码

MIPS流水线CPU的设计是一种计算机架构，用于提高处理器性能，通过将指令处理过程分解成一系列独立的步骤，每个步骤由专门的硬件单元（称为阶段）并行执行。HUST单周期CPU，即华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology）开发的一种简化模型，其特点是所有24条基本指令在一个时钟周期内完成。

在编写通关代码时，你需要关注以下几个关键点：

1. **指令集理解和编码**：熟悉MIPS指令集，包括加载（load）、存储（store）、算术运算、控制转移等，理解它们的机器码表示。

2. **流水线结构**：通常包括取指（IF）、指令解码（ID）、操作数获取（RO），ALU运算（EX），内存访问（Mem）、写回寄存器（WB）等5个或6个阶段。

3. **指令调度**：确保指令能够在正确的时机进入流水线，并能正确地处理分支预测和数据依赖。

4. **异常处理**：处理未定义指令、除零错误等情况，保证程序的稳定性。

5. **调试和测试**：编写一套测试用例来验证CPU能否正确处理各种输入，检查是否漏掉了某些边缘情况。

# (示例仅作说明，非实际代码)
class HUST_CPU:
    def __init__(self):
        self.pipeline = Pipeline()
        
    def execute_instruction(self, instruction_code):
        # 解码并分配给相应阶段
        decoded_info = decode(instruction_code)
        self.pipeline.enqueue(decoded_info)
        
    def cycle(self):
        self.pipeline.step()

# 具体实现省略...

def decode(instruction_code): 
    # ...根据指令码返回相应的阶段信息

# 测试用例...
cpu = HUST_CPU()
for i in range(24):
    cpu.execute_instruction(i)  # 假设指令码按顺序编号
cpu.cycle() * 24  # 因为单周期，所以24个周期即可完成全部指令