"单周期MIPS CPU设计与实现 - 计算机组成原理实验报告"

本次实验旨在设计与实现一个单周期的MIPS CPU，以实现算术运算指令，包括add和addi指令。在真正开始实验之前，需要首先掌握单周期CPU数据通路图的构成原理，以及设计方法。其次，还需要了解单周期CPU的实现方法和代码实现方法，同时要认识和掌握指令与CPU之间的关系。在实验过程中，还需要掌握测试单周期CPU的方法。实验内容包括设计并实现一个单周期的MIPS CPU，使其能够正确运行add和addi指令。 对于add指令，其机器指令代码为000000，其中rs、rt和rd分别代表寄存器寻址方式中的源寄存器、目的寄存器和结果寄存器。指令的功能为将rs和rt寄存器中的数相加，将结果存入rd寄存器中。而addi指令的机器指令代码为000001，其中rs和rt同样代表源寄存器和目的寄存器，immediate代表一个带符号的立即数，其功能为将rs寄存器中的数与immediate进行相加操作，并将结果存入rt寄存器中。 为了实现这些指令，需要设计一个符合MIPS指令集架构的CPU数据通路，包括指令存储器、指令译码器、寄存器文件、运算器、ALU等模块。其中指令存储器用于存储指令，指令译码器用于对指令进行解析，并控制各个模块的操作。寄存器文件用于存储加载和保存的数据，运算器用于指令的运算，而ALU则用于执行算术逻辑运算。 在实现CPU的过程中，需要注意各个模块之间的数据传输和控制信号的传递，确保指令的正确执行。同时，还需要编写相应的Verilog代码来描述每个模块的功能和实现逻辑。一旦CPU设计完成，还需要通过仿真和测试来验证其功能和正确性。 通过本次实验，不仅能够加深对计算机组成原理的理解，还能够提高Verilog编程的能力和实践经验。同时，通过设计和实现一个单周期的MIPS CPU，还能够更加深入地了解CPU的工作原理和指令执行过程。最终，通过实验的完成，将能够对计算机体系结构和指令集有更加全面深入的认识和理解。