计算机组成原理与接口技术试验报告

计算机组成原理与接口技术实验报告一.实验目的1.掌握单周期 CPU数据通路图的构成、原理及其设计方法；2.掌握单周期 CPU的实现方法，代码实现方法；3.认识和掌握指令与 CPU的关系；4.掌握测试单周期 CPU的方法。二.实验内容设计一个单周期CPU，该 CPU至少能实现以下指令功能操作。需设计的指令与格式如下：==> 算术运算指令（1）add rd , rs, rt（说明：以助记符表示，是汇编指令；以代码表示，是机器指令）000000rs(5 位)rt(5位)rd(5 位)reserved功能： rd ←rs + rt。reserved 为预留部分，即未用，一般填“0”。（2）addi rt , rs ,immediate000001rs(5 位)rt(5位)immediate (16 位)功能： rt ←rs + (sign-extend)immediate ；immediate 符号扩展再参加“加”运算。（3）sub rd , rs , rt000010rs(5 位)rt(5位)rd(5 位)reserved完成功能： rd ←rs - rt==> 逻辑运算指令（4）ori rt , rs ,immediate010000rs(5 位)rt(5位)immediate (16 位)功能： rt ←rs | (zero-extend)immediate ；immediate 做“0”扩展再参加“或”运算。（5）and rd , rs , rt010001rs(5 位)rt(5位)rd(5 位)reserved功能： rd ←rs & rt；逻辑与运算。（6）or rd , rs , rt010010rs(5 位)rt(5位)rd(5 位)reserved功能： rd ←rs | rt ；逻辑或运算。==> 传送指令（7）move rd , rs 100000rs(5 位)00000rd(5 位)reserved功能： rd ←rs + $0 ；$0=$zero=0。==> 存储器读 / 写指令（8）sw rt ,immediate( rs) 写存储器100110rs(5 位)rt(5位)immediate (16 位)功能： memory[rs+ (sign-extend)immediate ] ←rt ；immediate符号扩展再相加。（9) lw rt , immediate (rs) 读存储器100111rs(5 位)rt(5位)immediate (16 位)功能： rt ← memory[rs + (sign-extend)immediate ] ；immediate 符号扩展再相加。==> 分支指令（10）beq rs,rt,immediate110000rs(5 位)rt(5位)immediate ( 位移量， 16 位)功能：if(rs=rt) pc←pc + 4 + (sign-extend)immediate <<2；特别说明： immediate 是从 PC+4地址开始和转移到的 指令之间指令条数 。immediate 符号扩展之后左移2 位再相加。为什么要左移2 位？由于跳转到的指令地址肯定是4 的倍数（每条指令占4 个字节），最低两位是“ 00”，因此将 immediate 放进指令码中的时候，是...