CPU设计实验报告.doc

实验中央解决器的设计与实现
一、实验目的
理解中央解决器的原理图设计方法。
可以设计实现典型MIPS的11条指令。
二、实验规定
1、使用Logisim完毕数据通路、控制器的设计与实现。
2、完毕整个解决器的集成与验证。
3、撰写实验报告，并提交电路源文献。
三、实验环境
VMwareWorkstationsPro+WindowsXP+Logisim-win-2.7.1
操作方法与实验环节
1、数据通路的设计与实现
数据通路重要由NPC、指令存储器、32位寄存器文献、立即数扩展部件、ALU、数据存储器构成。其中指令存储器和数据存储器可直接调用软件库中的ROM和RAM元件直接完毕，其余部件的设计如图所示：

图1.1NPC

图1.232位寄存器

图1.3立即数扩展部件

图1.4ALU

2、控制器的设计与实现
控制器的重要设计思想如图所示

图2.1控制器设计思想
通过列真值表得到控制器的两部分电路，真值表如下：
输入
输出000000001101100011101011000100000010R-typeORILWSWBEQJUMPRegDst100xxxALUSrc01110xMemtoReg001xxxRegWrite111000MemWrite000100Branch000010Jump000001Extopx0111xALUop210000xALUop1x100xxALUop0x0001x
ALUop[2:0]Funct[3:0]指令ALUctr[2:0]1110000add0101110010sub1101110100and0001110101or0011111010slt111010xxxxori001000xxxxLw/sw010011xxxxbeq110
表2.1控制器设计真值表

图2.2控制器
3、解决器的集成与验证
集成：将各个部件按规定链接，具体方式如图所示：

图3.1CPU
验证：将指令的16进制表达输入指令存储器，运营后记录寄存器中的数据与标准值进行对照：

图3.2寄存器对照值

图3.3寄存器实际运营值
由上两图对照可得CPU的功能实现成功。