华中科技大学计算机组成原理实验 多周期MIPS CPU

时间: 2023-10-29 22:05:00 浏览: 61
多周期MIPS CPU 是一种基于MIPS指令集的CPU设计,它将每个指令的执行过程划分为多个时钟周期,以便更好地控制数据通路和控制逻辑。下面是一个简单的多周期MIPS CPU架构: 1. 指令存储器(Instruction Memory,IM) 指令存储器用于存储程序的指令,每个指令占据一个地址。CPU通过地址总线向指令存储器请求指令,指令存储器将指令通过数据总线返回给CPU。 2. 数据存储器(Data Memory,DM) 数据存储器用于存储程序中的数据,CPU通过地址总线和数据总线与数据存储器进行通信。 3. 寄存器堆(Register File,RF) 寄存器堆是一个包含若干个寄存器的模块,用于存储CPU在运行过程中需要使用的数据。CPU可以通过寄存器的编号(寄存器地址)向寄存器堆读取或写入数据。 4. 控制逻辑(Control) 控制逻辑是CPU的主要控制单元,它根据当前指令的操作码(Opcode)来控制CPU的数据通路和状态机。 5. ALU(算术逻辑单元) ALU是CPU的算术逻辑单元,用于执行各种算术和逻辑运算,如加、减、与、或、移位等。 6. 多路选择器(Multiplexer,MUX) 多路选择器用于在多个输入信号中选择一个输出信号,常用于控制逻辑和数据通路中。 7. 时钟模块(Clock) 时钟模块用于提供CPU的时钟信号,以便CPU的各个模块在规定的时间内完成相应的操作。 以上是一个简单的多周期MIPS CPU架构,它可以实现大部分的MIPS指令。在实现过程中,需要对每个指令的执行过程进行分析,并将其划分为适当的时钟周期,以便更好地控制CPU的数据通路和状态机。

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