计算机组成实验报告

计算机组成实验报告

实验名称：单周期cpu设计

实验日期：2017/4

实验者: 计算机44申腾2140505086 一、实验内容

根据计算机组成原理所学知识，分别完成单周期cpu各个部件，并使用VHDL 语言设计顶层设计将其合并，对各个模块进行介绍。

二、实验设计

由所学知识可知，单周期cpu的指令集可分为R型，I型，J型3种，他们的格式如下：

按照实验要求分别设计总共12条指令。

1)数据通路（SingleDataLoad）：进行数据的运算、读取以及存储功能，通过总控制器

产生的各个控制信号，进而实现对数据的各项操作。

2)算术逻辑运算单元（ALU）：数据通路调用此模块，根据得到的控制信号对输入数

据进行处理，处理功能有：addu、add、or、subu、sub、sltu、slt等。

3)数据存储器（DataStore）：当WrEn控制信号为1时，此时就将输入数据存储到此

存储器中，当WrEn为0时，则根据输入的地址，找到地址对应的单元将单元中的

数据输出。

4)数据寄存器（Registers）：在此程序中功能和实现基本和数据存储器相同，但在实

际CPU当中使用的逻辑器件及获取数据的方式还是有所区别的。

5)取指令部件（GetCode）：指根据PC所提供的地址从指令寄存器中取出要执行的指

令，再根据各控制信号，得出下一次要执行的指令的地址。（注：指令寄存器中存

放的就是一个程序或一段代码所需要执行的指令，这里也是程序设计者自己给出的

一些指令的值。）

6)总控制器（Control）：总控制器通过从取指令部件获得的指令，进而产生各个控制

信号，并将控制信号返回个数据通路，就此实现各项功能。

他们的完整结构电路为

在软件上进行相关模块的设计。

三、程序截图及说明

其中pout位于IM中，Rdata2位于memory中，当寄存器读数时，数据从memory

传递至Register中。

移指令。

四、实验收获及感想

说实话，关于单周期CPU的设计，我没有能够完全理解，原因是我没有把书上的内容认真看，老师上课讲的时候，并没有能够完全掌握，加之课外由于种种原因，自己没有抓紧时间，没有跟上老师的节奏。希望老师给我一点时间，我会努力跟上的。