北工大计算机组成原理课设：Project3代码在Modelsim下运行

资源摘要信息:"该文档是关于北京工业大学计算机组成原理课程设计（Project3）的代码样例程序，涵盖了MIPS微系统的开发，并且能够在Modelsim软件中完美运行。文档详细介绍了MIPS微系统的设计要求，包括处理器的构造、指令集的实现、系统桥与设备的集成，以及对定时器中断的支持。该课程设计的目的是为了让学生实践MIPS架构的知识，掌握计算机组成原理的关键概念和技能。 ### 知识点详细说明： #### 1. MIPS微系统架构： - **MIPS处理器**：是微系统的核心，需实现MIPS-Lite3指令集，其中包括MIPS-Lite2指令集的所有指令和新增的ERET、MFC0、MTC0指令。MIPS-Lite2指令集涵盖了基本的算术、逻辑、加载/存储、跳转和分支指令。 - **系统桥**：作为一个接口组件，负责连接处理器和其他外设，如定时器、输入和输出设备。 - **定时器**：作为外设之一，设计规范详述于《定时器设计规范.docx》，用于实现计时和中断功能。 - **输入/输出设备**：分别用于数据的输入和输出，都是32位宽。 #### 2. MIPS-Lite3指令集： - **MIPS-Lite2指令集**：包括但不限于以下指令：addu、subu、ori、lw、sw、beq、lui、addi、addiu、slt、j、jal、jr、lb、sb。 - **新增指令**：ERET、MFC0、MTC0，其中ERET用于异常返回，MFC0和MTC0分别是Move From Control和Move To Control，用于实现处理器状态和控制寄存器的读写。 #### 3. 多周期设计： - MIPS处理器采用多周期设计方式，允许每条指令在一个或多个时钟周期内完成。这种方式与单周期设计不同，后者要求每条指令在单个周期内完成，而多周期设计则允许指令根据其复杂性占用不同数量的周期。 #### 4. 中断支持： - 微系统需要能够处理定时器发出的硬件中断请求。当中断发生时，处理器应暂停当前指令的执行，保存状态信息，并跳转到中断服务程序去处理中断。 #### 5. 系统桥与设备集成： - **系统桥**是连接处理器和外设的桥梁，确保处理器能够与定时器、输入设备和输出设备进行有效通信。 - **定时器、输入/输出设备**的集成需要确保它们能够在MIPS微系统中正常工作，并能够实现预定的功能。 #### 6. 实践和工具： - 此项目鼓励学生通过编写Verilog HDL代码来实现MIPS微系统的设计，验证代码则在Modelsim模拟器中运行，从而加深对MIPS架构和计算机硬件设计的理解。 #### 7. 结构化设计思维： - 项目设计过程中鼓励学生采用结构化思维方法，将复杂系统分解为较小、较易管理的模块，以模块化的方式构建整个MIPS微系统。 ### 总结： 此项目文档不仅仅提供了一个具体的项目样例，更是计算机组成原理与实践相结合的教育范例。通过MIPS微系统的设计和实现，学生能够更好地理解计算机硬件的工作原理和设计流程，同时也为将来从事更高级的计算机系统设计打下坚实的基础。文档中提及的Verilog HDL代码样例程序、Modelsim运行环境和《定时器设计规范》文档都是实现该课设的重要工具和资源。