华中科技大学计算机组成原理实验 多周期MIPS CPU

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。