北京工业大学多周期处理器设计与MIPS-Lite2指令集实现

资源摘要信息:"根据给定文件信息，本课程设要求实现的是一个基于MIPS-Lite2指令集的多周期处理器，其关键知识点涉及MIPS架构、多周期处理器设计以及Verilog语言编程实现。 MIPS-Lite2指令集是在原有MIPS-Lite1基础上扩展而来，包含了以下指令： - MIPS-Lite1指令集：包含基本的算术逻辑指令（如addu, subu），逻辑指令（如ori），数据传输指令（如lw, sw），控制指令（如beq, j），以及jal、jr指令用于过程调用和跳转操作。 - MIPS-Lite2指令集新增指令：加入了对内存操作的指令（如lb, sb），这些指令允许处理器对字节级数据进行加载和存储。 处理器设计要求支持溢出检测功能，具体来说，addi指令需要能够处理溢出情况，并将溢出标志位存储到寄存器$30中的第0位。溢出检测是CPU设计中的一个基本功能，它允许程序在发生溢出时进行相应的异常处理或错误纠正。 此外，处理器的设计为多周期设计，意味着处理器的每个指令需要多个时钟周期才能完成。在多周期处理器设计中，一个完整的指令周期被分为多个子周期，每个子周期对应指令执行过程中的不同阶段，例如取指、译码、执行、访问存储器、写回等。多周期处理器设计允许指令以不同的时长运行，根据操作的复杂度，某些指令可能需要更多的周期来完成。 标签信息表明，这个课程设计涉及到计算机组成原理的知识，以及使用Verilog语言进行硬件描述。Verilog是一种硬件描述语言（HDL），广泛用于电路设计和仿真，特别是在数字逻辑电路设计领域。它允许设计师以文本形式描述电路的功能和结构，并能在数字仿真软件上进行测试和验证。 文件名“20071029multicucle”暗示该压缩包可能包含了与多周期处理器设计相关的Verilog代码文件和其他相关设计文件。设计者在开发过程中需要根据MIPS-Lite2指令集的要求，使用Verilog编程实现处理器的各个组成部分，包括算术逻辑单元(ALU)、指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)、寄存器堆等关键部件。 为了完成此课程设计，学生需要具备以下知识： 1. 对MIPS架构有深入的理解，包括其指令集和工作原理。 2. 理解多周期处理器的工作机制和设计原则。 3. 掌握Verilog编程技能，能够描述和模拟处理器的硬件行为。 4. 熟悉数字电路设计的基本概念，如时序控制、状态机设计等。 5. 能够进行电路仿真和调试，验证处理器设计的正确性。 学生在设计过程中可能需要查阅相关的教学资料、官方MIPS文档、Verilog语言规范、以及多周期处理器设计的相关文献。此外，还需要使用硬件仿真工具，如ModelSim或Vivado等，来验证和测试设计的处理器。最终的目标是实现一个能够正确执行MIPS-Lite2指令集的多周期处理器，并通过仿真实验来验证处理器的性能和功能。"