北京工业大学计算机组成原理课设Project4：MIPS微系统开发

资源摘要信息: "2021年北京工业大学计算机组成原理课设project4" 本课设项目为北京工业大学2021年计算机组成原理课程设计的一部分，专注于FPGA平台上的MIPS微系统开发。课程设计要求学生完成一个基于MIPS处理器的系统实现，支持特定的设备与中断功能。以下是根据项目描述中提供的信息，总结的相关知识点： 1. MIPS微系统组成 MIPS微系统应包含以下几个核心组成部分： - MIPS处理器：是微系统的大脑，负责执行指令集。 - 系统桥：连接处理器与各种外部设备。 - 定时器：提供时序控制，支持硬件中断功能。 - 8位7段数码管：用于显示数据或状态信息。 - 32位拨动开关：提供输入信号给系统。 2. MIPS-Lite3指令集实现 在MIPS处理器的设计中，应实现MIPS-Lite3指令集，它由以下部分组成： - MIPS-Lite2指令集：包括基本的算术运算、数据传输、控制流程和逻辑操作等指令。 - ERET：从异常返回指令。 - MFC0和MTC0：分别用于从协处理器0读取和写入数据。 MIPS-Lite2指令集具体包括： - addu和subu：无符号整数加减运算。 - ori：或立即数指令。 - lw和sw：加载和存储字指令。 - beq：相等时分支指令。 - lui：加载上立即数指令。 - addi、addiu和slt：整数加法、有符号加法和设置小于指令。 - j和jal：无条件跳转和跳转并链接指令。 - jr：寄存器跳转指令。 - lb和sb：加载和存储字节指令。 3. 多周期处理器设计 MIPS处理器采用多周期设计。这意味着处理器的不同指令可以在不同的时钟周期内完成，而不是单一的周期。每条指令的执行可能涉及几个步骤，如取指、译码、执行、访存和写回等。 4. 定时器硬件中断支持 MIPS微系统应支持定时器产生的硬件中断。当中断发生时，处理器应能够保存当前状态，跳转到中断服务程序执行相应的处理，处理完成后返回到中断发生前的程序继续执行。 5. 系统桥与设备连接 系统桥的作用是连接处理器与各种外部设备，包括： - 定时器：用于时间控制和中断生成。 - 8位7段数码管：展示数据或系统状态。 - 32位拨动开关：允许用户输入数据或控制信号。 通过这样的系统桥，MIPS处理器能够管理和控制这些设备，实现数据的输入和输出，以及设备状态的监测。 本项目是对计算机组成原理的实践性学习，通过设计和实现基于FPGA的MIPS微系统，学生可以深入理解计算机硬件结构以及指令集架构，并且获得硬件编程和系统集成的实际经验。完成本项目需要良好的计算机组成原理、数字逻辑和硬件描述语言（如VHDL或Verilog）的知识储备。此外，对于FPGA开发流程和调试技巧的了解也是必不可少的。