大三上学期开展了数字系统设计的课程,下学期便要求自己写一个单周期CPU和一个多周期CPU,既然要学,就记录一下学习的过程. CPU--中央处理器,顾名思义,是计算机中最重要的一部分,功能就是周而复始地执行指令.其实开始做这部分之前,想到CPU就觉得很麻烦,毕竟时计算机内部最重要的东西,但其实刨开来细看,也就慢慢地接受了,当然我现在也不能说是了如指掌,说简单,毕竟自己还处于学习阶段,甚至可能还没有入门.慢慢来吧,先从简单的开始,一步一个脚印,总能写成的.今天先写在具体写代码之前的思路和设计方案.

写在前面:本博客内容为本人老师原创,严禁任何形式的转载!本博客只允许放在博客园(.cnblogs.com),如果您在其他网站看到这篇博文,请通过下面这个唯一的合法链接转到原文! 本博客全网唯一合法URL:http://www.cnblogs.com/acm-icpcer/p/9291767.html 1.指令集设计: CPU的指令类型根据其操作的不同,可以分为下面七类. (1)计算类指令(Computational) 计算类指令用于执行算术操作,乘/除,逻辑操作和对寄存器进行移位操作.这些指令有

终于有点时间了,恰好多周期的设计也已经完成,其实只想写写多周期的,无奈单周期补上才好,哈哈哈~ —————+—————黄金分割线—————+————— 首先要理解什么叫单周期CPU(与后面多周期CPU对比)单周期CPU指的是一条指令的执行在一个时钟周期内完成,然后开始下一条指令的执行,即一条指令用一个时钟周期完成. 单周期CPU的功能:能够实现一些指令功能操作.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

目录 写在前面 单周期cpu设计代码讲解 概念回顾 Verilog代码讲解 写在前面 欢迎转载,转载请说明出处. 单周期cpu设计代码讲解 概念回顾 一.电子计算机的部件 分为:中央处理器(cpu).内部存储器(Memory).输入/输出(I/O)设备,以及连接它们的总线(Bus).下图为图示,注意色块的区分. 二.cpu 又包括控制器(Controller)和数据通路(Data Path).下图为图示,注意色块区分. 三.控制器 分为主控(Main Control)和局控(Local Cont

最近对学习的掌控可能出现了问题,左支右绌,p2挂了,p2.p3.p4.p5每周在计组花的连续时间少了很多,学习到的东西也少了很多,流水线都还没真正开始写,和别人比落后了一大截,随笔自然就荒废了,我得尽快调整状态,下决心只要学不死,就往死里学,尽快迎头赶上鸭!! 由于p4断断续续做的,现在临考前来总结一下p4,顺便恢复一下记忆,对Verilog命名规范.p4设计CPU技巧.实现细节等等进行初步总结,如有不对烦请指正. 一.Verilog设计单周期CPU流程 由于p3和理论部分我们已经掌握了单周期C

最初设计的CPU结构简单,内部不复杂.之所以制造它是为了让机器自动跑程序,算数. 早期CPU都是单周期的,人们没考虑那么多,性能啥的.就让CPU每个时钟周期跑一个指令,这些时钟周期等长.这样下来,有的指令跑完耗时长,有的指令跑完耗时短, 而CPU是走完一条指令再处理下一条的,给每个指令的时钟周期都是相同的,那么木桶原理,时钟周期肯定就是耗时最长的指令所需的时间.后来人们意识到了计算机的巨大威力,便开始专心制造更强的电子计算机.这时,为了提升CPU的速度,优化CPU的结构,有人设计了一套多周期CP

一个时钟周期执行一条指令的过程理解(单周期CPU): https://blog.csdn.net/a201577F0546/article/details/84726912 单周期CPU指的是一条指令的执行在一个时钟周期内完成,然后开始下一条指令的执行,即一条指令用一个时钟周期完成. 之所以单周期还有一个原因:无论是寄存器堆还是内存,读操作均不受时钟沿控制,只有写操作才受上升沿控制. 但是一个周期的时间长度要大于 耗时最长的指令所需时间.

使用logisim搭建单周期CPU与添加指令 搭建 总设计 借用高老板的图,我们只需要分别做出PC.NPC.IM.RF.EXT.ALU.DM.Controller模块即可,再按图连线,最后进行控制信号的处理,一个CPU就差不多搭完了.目前支持的指令集为{addu.subu.ori.lw.sw.beq.jal.jr.nop.lui.sb.lb.sh.lh} 下面分模块逐个分析 PC 本质上就是一个32位的寄存器,这里采用的是异步复位,所以直接把reset信号连在clear口. NPC 由于我的CP

使用Verilog搭建一个单周期CPU 搭建篇 总体结构 其实跟使用logisim搭建CPU基本一致,甚至更简单,因为完全可以照着logisim的电路图来写,各个模块和模块间的连接在logisim中非常清楚.唯一改变了的只有GRF和DM要多一个input PC端口,用来display的时候输出PC值:IFU同理多了一个output PC,用来把PC的值传给GRF和DM.其他的模块我都是直接对着logisim原封不动地用Verilog重新实现了一遍.目前支持指令集{addu.subu.ori.lw

单周期CPU:指令周期=CPU周期 Top模块作为数据通路 运算器中有ALU,通路寄存器(R1.R2.R3.R4),数据缓冲寄存器(鉴于书上的运算器只有R0)........... 此为ALU和通用寄存器的模块,(注意:当各个模块进行仿真时应该将其模块set as top,当进行数据通路时则如图,此图缺少数据输入缓冲寄存器) 部分代码如下 对不通发模块进行仿真后,对top仿真 部分代码

引言   不知道你是否和我有过同样的感受,<计算机组成原理>这门学科学起来如此的艰难:一节课下来,教室黑板上留下了满满的 "足迹",看上去也挺简单的,不就是 0 和 1 嘛.但这些看起来简简单单的 0 1 码却成为了我当时学习路上的绊脚石.源码.反码.补码等等等等,各种的码制转换令我一头雾水,我曾一度怀疑这就是计算机干的活儿吗?   随着后面慢慢了解<计算机组成原理>后,我愿称计算机为世界上最麻烦的电子产品.也形象的将计算机描述为一套有电源.有身体.有框架,但就

你还没听过FPGA?那你一定是好久没有更新自己在企业级IT领域的知识了.今天笔者就和大家聊聊何为FPGA?FPGA主要应用场景是什么?有人说FPGA是替代传统CPU和GPU的未来,你信吗? FPGA全称现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array),最初作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的,具有一定的可编程性,可同时进行数据并行和任务并行计算,在处理特定应用时有更加明显的效率. 实际上,英特尔.紫光.浪潮等企业均已开始布局FPGA.早在SC2015大会上

参考计组实验测试指令 - 简书,添加了一些细节. 1.添加 bne指令 修改 ctrl.v       之后修改mipstestloopjal_sim.asm,mars dump 为 bnetest.dat   修改sccomp_tb   modelsim编译,模拟.信号添加sccomp_tb: u_ctrl -> i_bne ,npc,  pc   可见i_bne控制信号为1时,npc变为44.添加bne成功 2.添加jr指令 先看其格式.   R型指令. 故在ctrl.v如下修改.   ct

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3.2.1 CPU计算能力分析 这里CPU计算能力用Intel的Haswell架构进行分析,Haswell架构上计算单元有2个FMA(fused multiply-add),每个FMA可以对256bit数据在一个时钟周期中做一次乘运算和一次加运算,所以对应32bit单精度浮点计算能力为:(256bit/32bit) 2(FMA) 2(乘和加) = 32 SP FLOPs/cycle,即每个时钟周期可以做32个单精度浮点计算. CPU峰值浮点计算性能 = CPU核数 CPU频率 每周期执行的浮点操

16位CPU多周期设计 这个工程完成了16位CPU的多周期设计,模块化设计,有包含必要的分析说明. 多周期CPU结构图 多周期CPU设计真值表 对应某一指令的情况,但仅当对应周期时才为对应的输出,不是组合逻辑 设计思路 Instruction/Data Memory: 一共有两种模式: 1. 输入8位的地址PC,输出对应内存的16位指令内容 2. 输入8位的地址Address,输出对应内存的DataMemory的内容 输入写入内容WD,当WE写入信号为真的时候,写入到地址为Address的内存里

verilog实现的16位CPU单周期设计 这个工程完成了16位CPU的单周期设计,模块化设计,包含对于关键指令的仿真与设计,有包含必要的分析说明. 单周期CPU结构图 单周期CPU设计真值表与结构图 该CPU用到的指令集,16位8个通用寄存器 设计思路 Instruction Memory: 输入8位的PC指令,输出对应内存的16位指令 Control Unit 输入16位的指令,根据真值表,输出对应结果 Register File 输入三个地址和写入内容,写入信号,输出两个地址对应的内容 由

一.计算核心增加 二者都由寄存器.控制器.逻辑单元构成,但比例很大不同,决定了CPU擅长指令处理,函数调用上:GPU在数据处理(算数运算/逻辑运算)强力很多. NIVIDA基于Maxwell构架的GPU代号GM200的显示核心主要由4个图形处理集群(GPC ),16个流处理集群(SMM)和4个64bit显存控制器组成.每个流处理集群中包含了4个调度器(Warp),每个调度器又控制着32个逻辑计算核心(Core),Core是实现逻辑计算的基本单元. GPU处理数据过程: 从CPU得到数据处理指令.

IC (integrated circuit) 集成电路:微电路.微芯片.芯片:集成电路又分成:模拟集成电路(线性电路).数字集成电路.数/模混合集成电路: 模拟集成电路:产生.放大.处理各种模拟信号(幅度随时间变化的信号): 数字集成电路:产生.放大.处理各种数字信号(时间和幅度上离散取值的信号): 集成电路按用途分成:专用集成电路(ASIC).通用集成电路: ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 专用集成电路:是指应特定用户要求和特定电子

一点前言 多周期 CPU 相比单周期 CPU 以及流水线 CPU 实现来说其实写起来要麻烦那么一些,但是相对于流水线 CPU 和单周期 CPU 而言,多周期 CPU 除了能提升主频之外似乎并没有什么卵用,流水线 CPU 反而更有用一些.不过我的课题是多周期 CPU 那么就开始吧. 多周期 CPU 不同于单周期 CPU,多周期 CPU 指的是将整个 CPU 的执行过程分成几个阶段,每个阶段用一个时钟去完 成,然后开始下一条指令的执行,而每种指令执行时所用的时钟数不尽相同,这就是所谓的多周期CPU.