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华科计算机组成原理实验 单总线CPU设计(定长指令周期3级时序)(HUST)解题报告

时间:2021-12-13 08:36:26

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华科计算机组成原理实验 单总线CPU设计(定长指令周期3级时序)(HUST)解题报告

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第一关:MIPS指令译码器设计

要求我们设计译码器,那么首先要知道要指令的具体格式,通过查阅MIPS指令手册可以知道

于是将获得的OP、Func和常数对比就行,相同输出1

以下给出例子:

更新,答案如下:

第2关:定长指令周期—时序发生器FSM设计

根据下图,知道次态和原态之间的关系。

输入输出:

法1:

填写表格,生成表达式:

输入表达式:

法2:

直接填真值表:

第3关:定长指令周期—时序发生器输出函数设计

解法:同样根据测试用例,填写表格

第4关:硬布线控制器组合逻辑单元

解法:

根据下表,填写题目给的excel表格。

图一

注意:slt指令的执行周期输出信号如下

T1:rout xin

T2:rout rs/rt slt

T3:zout rin regdst

rs/rt是regtgt信号,Cin是PCin(当输入equal=1,T3=1,beq时,输出PCin=1)

将excel生成的表达式输入到logisim中。

图二

------------------------------------------------------5/25更新-----------------------------------------------------------

以下具体讲一下填写excel表格的方法:

以图一中的计算周期为例:

取指周期对应的输入是Mif,节拍T1对应的输入是T1,所以图二表格中的输入的Mif,T1填1;

而看图1可以知道对应的输出是PCout,ARin,Xin,那么图二表格中的输出在PCout,ARin,Xin对应位置下填1;

以图一中的计算周期的lw指令为例:

计算周期对应的输入是Mcal,节拍T1对应的输入是T1,指令lw对应的输入是LW,所以图二表格中的输入的Mcal,T1,LW填1;

而看图1可以知道对应的输出是Riout,Xin,那么图二表格中的输出在对应位置下填1;

整个表格的填写大致如下,不保证全对(只能找到早期的表格了,后面可能有修改,与SLT命令有关的行需要读者自己根据平台输出再调整一下)

如果根据此表格填写出现问题,可以参考评论区bists的意见:slt部分确实有出错,T1部分应该将Rs/Rt信号和slt信号剔除(对应ControlBus(hex): 40484一行)

第5关:定长指令周期—硬布线控制器设计

解法:根据下图连线

提醒:指令信号没用到,CLK接的位置如下,状态寄存器的要变成下降沿;

更新:答案如下

第六关:

根据题目,加载数据

运行就行,提交。

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