RISC-V单周期CPU设计——次仁欧珠实验报告
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更新于2024-06-30
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"次仁欧珠的实验报告,关于实现一个单周期执行RISC-V基本整数指令集RV32I的CPU设计。硬件设计使用VHDL或Verilog语言,实验报告则采用Markdown或PDF格式。报告中包含了ALU模块的详细Verilog代码实现。"
在这份实验报告中,次仁欧珠完成了基于RISC-V架构的CPU设计,特别是针对其基本整数指令集RV32I的单周期实现。RISC-V是一种开放源码的指令集架构(ISA),旨在简化处理器设计并提高效率。RV32I是RISC-V的基础版本,支持32位指令,主要包括整数运算。
实验的核心是ALU(算术逻辑单元)的设计,它是CPU中的关键组件,负责执行基本的算术和逻辑运算。ALU模块在Verilog中被实现,它有多个输入和一个输出。输入包括两个32位数据信号ReadData1和ReadData2,一个外部输入inExt,一个7位操作码opCode,5位移位量shamt,一个ALUSrcB控制信号,以及3位ALU操作码ALUOp。输出是32位的结果result。
ALU模块内部逻辑根据opCode和ALUOp来决定执行何种操作。例如,当opCode等于7'b0010011时,表示执行通用算术和逻辑操作,ALUOp用于选择具体的操作,如加法(ADDI)、左移位(SLLI)等。如果opCode等于7'b0110011,表示进行比较操作(如SLT,小于比较)。在每个case语句中,ALU会计算相应的结果并更新result。
ALU模块还考虑了可能的条件,如当结果为零时,原本还有一个输出信号`zero`会被设置为1,但在这个例子中,`zero`信号并未实际连接到任何地方。这可能是因为实验报告中省略了一些细节,或者在实际实现中使用了不同的处理方式。
整个实验过程中,除了ALU模块,CPU还需要其他组成部分,比如寄存器堆、控制单元、数据内存访问单元等,这些都构成了一个完整的CPU系统。不过,这个报告主要聚焦于ALU的设计,这是CPU执行指令的关键部分。
实验的最终提交内容包括所有设计代码和相关的文档,这表明次仁欧珠不仅完成了硬件设计,还记录了详细的设计过程和结果,这对于理解和复现这个RISC-V CPU的单周期实现非常有帮助。
2021-11-25 上传
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