电子科技大学计算机科学与工程学院标 准 实 验 报 告（实验）课程名称： 计算机组成原理实验 电子科技大学教务处制表电 子 科 技 大 学实 验 报 告指令 0指令 1指令 5指令 2指令 41 个时钟周期Clock学生姓名： 郫县尼克杨 学 号： 2025666666666 指导老师：陈虹实验地点： 主楼 A2-411 实验时间：12 周-15 周一、 实验室名称：主楼 A2-411二、 实验项目名称：单周期 CPU 的设计与实现。三、 实验学时：8 学时四、 实验原理：（一） 概述单周期（Single Cycle）CPU 是指 CPU 从取出 1 条指令到执行完该指令只需1 个时钟周期。一条指令的执行过程包括：取指令→分析指令→取操作数→执行指令→保存结果。对于单周期 CPU 来说，这些执行步骤均在一个时钟周期内完成。（二） 单周期 cpu 总体电路本实验所设计的单周期 CPU 的总体电路结构如下。（三） MIPS 指令格式化MIPS 指令系统结构有 MIPS-32 和 MIPS-64 两种。本实验的 MIPS 指令选用MIPS-32。以下所说的 MIPS 指令均指 MIPS-32。MIPS 的指令格式为 32 位。下图给出 MIPS 指令的 3 种格式。本实验只选取了 9 条典型的 MIPS 指令来描述 CPU 逻辑电路的设计方法。下图列出了本实验的所涉及到的 9 条 MIPS 指令。五、 实验目的1、掌握单周期 CPU 的工作原理、实现方法及其组成部件的原理和设计方法，如控制器、运算器等。 2、认识和掌握指令与 CPU 的关系、指令的执行过程。 3、熟练使用硬件描述语言 Verilog、EDA 工具软件进行软件设计与仿真，以培育学生的分析和设计 CPU 的能力。六、 实验内容（一）拟定本实验的指令系统，指令应包含 R 型指令、I 型指令和 J 型指令，指令数为 9 条。（二）CPU 各功能模块的设计与实现。（三）对设计的各个模块的仿真测试。（四）整个 CPU 的封装与测试。七、 实验器材（设备、元器件）：（一）安装了 Xilinx ISE Design Suite 13.4 的 PC 机一台（二）FPGA 开发板：Anvyl Spartan6/XC6SLX45（三）计算机与 FPGA 开发板通过 JTAG（Joint Test Action Group）接口连接，其连接方式如图所示。26312521 2016 1511 106 50oprsrtrdsafuncR 型指令26312521 2016 150oprsrtimmediateI 型指令2631250opaddressJ 型指令八、 实验步骤一个 CPU 主要由 ALU（运算器）、控制器、寄存器堆、取指部件及其它基本功能部件等构成。 在...
