北航计组课设project6：实现MIPS指令集支持的多周期处理器

资源摘要信息:"北航计组课设project6" 本课设是针对北京航空航天大学计算机组成原理课程设计的项目6，项目要求学生设计并实现一个处理器，该处理器必须支持MIPS-lite2指令集。MIPS-lite2指令集是一种精简的MIPS指令集，包含了一系列基本指令，包括数据传输指令、算术逻辑指令、控制流指令和乘除指令等。 MIPS-C3指令集的详细指令如下： 数据传输指令： - LB：从内存加载字节到寄存器，符号扩展 - LBU：从内存加载字节到寄存器，零扩展 - LH：从内存加载半字到寄存器，符号扩展 - LHU：从内存加载半字到寄存器，零扩展 - LW：从内存加载字到寄存器 - SB：将寄存器半字存入内存 - SH：将寄存器字节存入内存 - SW：将寄存器字存入内存 - LUI：加载立即数到寄存器的高16位 算术逻辑指令： - ADD：带溢出检测的加法 - ADDU：无溢出检测的加法 - SUB：带溢出检测的减法 - SUBU：无溢出检测的减法 - MULT：有符号乘法 - MULTU：无符号乘法 - DIV：有符号除法 - DIVU：无符号除法 - SLL：逻辑左移 - SRL：逻辑右移 - SRA：算术右移 - SLLV：变址逻辑左移 - SRLV：变址逻辑右移 - SRAV：变址算术右移 - AND：按位与操作 - OR：按位或操作 - XOR：按位异或操作 - NOR：按位或非操作 - ADDI：带立即数的加法 - ADDIU：带立即数的无溢出加法 - ANDI：与立即数的按位与操作 - ORI：与立即数的按位或操作 - XORI：与立即数的按位异或操作 - SLT：设置小于（有符号） - SLTI：带立即数的设置小于（有符号） - SLTIU：带立即数的设置小于（无符号） - SLTU：设置小于（无符号） - MFHI：移动乘法结果高半部分到寄存器 - MFLO：移动乘法结果低半部分到寄存器 - MTHI：将寄存器内容移动到乘法结果的高半部分 - MTLO：将寄存器内容移动到乘法结果的低半部分 控制流指令： - BEQ：如果两个寄存器相等则跳转 - BNE：如果两个寄存器不相等则跳转 - BLEZ：如果寄存器小于等于零则跳转 - BGTZ：如果寄存器大于零则跳转 - BLTZ：如果寄存器小于零则跳转 - BGEZ：如果寄存器大于等于零则跳转 - J：无条件跳转 - JAL：带链接的无条件跳转 - JALR：通过寄存器的跳转 - JR：通过寄存器的无条件跳转 根据标签信息，该处理器采用流水线技术或多周期处理器设计方法，这表明了项目实施时需考虑指令执行的并行性和时间分配。而文件列表中提供的各文件，暗示了处理器实现的模块化设计，每个文件代表了处理器设计中的一个功能模块。具体文件及其代表的功能模块如下： - reg.v：寄存器模块，负责寄存器组的管理，包括通用寄存器的读写操作。 - mips.v：主模块，可能是一个顶层文件，用于整合各个子模块，实现处理器整体逻辑。 - decoder.v：指令解码模块，负责解析指令格式和操作码，为后续执行提供必要的控制信号。 - control.v：控制单元模块，生成控制信号，指导ALU、寄存器、数据存储器等部件的动作。 - head.v：可能是处理器指令执行的头部模块，可能包含程序计数器PC及相关逻辑。 - stall.v：流水线冲突处理模块，负责在数据冒险、结构冒险或控制冒险时暂停或插入气泡。 - DM.v：数据存储器模块，实现内存对数据的读写操作。 - ALU.v：算术逻辑单元模块，负责执行算术和逻辑运算。 - repost.v：可能是一个报告或结果输出模块，用于输出处理器运行的结果或状态信息。 - muldiv.v：乘除模块，负责实现乘法和除法运算。 在进行本课设时，学生需要综合应用所学的计算机组成原理知识，掌握处理器设计的核心概念，如指令集架构（ISA）、控制单元设计、数据通路、流水线技术等，并运用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）来编写代码，实现处理器的设计目标。处理器设计是一个复杂的过程，需要对各个模块进行细致的设计和调试，确保每个部件都能正确无误地协同工作。