北京工业大学单周期处理器设计与Verilog实现

以下是本课程设计的主要知识点： 1. MIPS-Lite1指令集概述 - MIPS-Lite1指令集是由MIPS-Lite指令集和一些特定指令（addi, addiu, slt, jal, jr）组成的扩展集。 - MIPS-Lite指令集包括基本的算术逻辑操作（如addu, subu）、逻辑操作（ori）、数据传输（lw, sw）、控制流（beq）、常数加载（lui）和无条件跳转（j）指令。 2. 溢出处理 - 设计中特别指出了对addi指令的溢出处理，即如果在执行该指令时发生溢出，溢出标志位需要被写入到寄存器$30的第0位。 3. 单周期处理器概念 - 单周期处理器是一种简单的处理器设计，它的每个指令在处理器的单个周期内完成，这意味着每条指令的执行时间是固定的，并且在执行完一条指令后，下一条指令才会开始执行。 - 这种处理器设计简单，但效率较低，因为每个指令的执行时间要根据最慢的指令来确定。 4. 数据通路和控制器组成 - 单周期处理器由数据通路和控制器组成。 - 数据通路由多个模块组成，包括程序计数器（PC）、下一程序计数器计算单元（NPC）、通用寄存器组（GPR）、算术逻辑单元（ALU）、扩展单元（EXT）、指令存储器（IM）和数据存储器（DM）。 5. 存储器容量和数据存取方式 - 指令存储器（IM）和数据存储器（DM）的容量均为1KB，即8位宽乘以1024个存储位置。 - 数据存储器（DM）采用小端序方式存储数据，这意味着低位字节存储在低地址处，而高位字节存储在高地址处。 6. 数据通路架构参考图 - 设计中提到了一个参考图（Figure1），虽然没有保证其完全正确或符合MIPS-Lite1指令集的要求，但可以作为设计过程中的参考。 7. Verilog硬件描述语言 - 课程设计要求使用Verilog硬件描述语言（VerilogHDL）来实现设计，这是硬件设计领域中广泛使用的语言，可以用于模拟、测试和综合硬件电路。 8. 标签和文件信息 - 相关标签包括计算机组成原理、北京工业大学、课程设计、Verilog和单周期处理器。 - 提供的文件名称列表中包含了cpu，这很可能是指包含处理器设计的Verilog代码文件。 通过这个课程设计，学生可以深入理解单周期处理器的设计原理和实现方法，掌握使用Verilog硬件描述语言进行数字电路设计的技能。同时，他们还可以了解如何根据指令集架构来设计数据通路和控制器，并理解存储器容量和数据存取方式对处理器性能的影响。"