基于FPGA的开放式CPU设计的

草鱼草鱼草鱼毕业设计（论文）草鱼题草鱼草鱼草鱼目PORK草鱼草鱼基于FPGA的开放式CPU设计草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼专草鱼草鱼草鱼草鱼业PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼计算机科学与技术草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼学生姓名PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼班级学号PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼指导教师PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼指导单位PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼摘草鱼草鱼草鱼草鱼要草鱼草鱼随着制造商对性能、PORK功能、PORK成本日益苛刻的要求,草鱼通用的CPU硬核已无法完全满足其产品要求,动态CPU的开发已经越来越重要。草鱼本文基于现代EDA草鱼技术，鲤鱼参照动态CPU核NIOS处理器，鲤鱼在FPGA草鱼上完成了32草鱼位RISC草鱼结构CPU的设计及实现，鲤鱼并进行了相关仿真验证。草鱼草鱼本论文首先根据CPU功能及架构设计了指令集并进行微体系结构设计，鲤鱼采用取指（IF）、PORK译码（ID）、PORK执行（EX）、PORK访存（MEM）和写回（WB草鱼5级流水线数据通路,草鱼设计了数据通路上的各功能模块，鲤鱼并采用VERILOG草鱼HDL语言实现各功能模块。草鱼之后将各个模块整合成CPU草鱼整机，鲤鱼在QUARTUS草鱼II环境中进行仿真验证，鲤鱼最后将电路文件下载到硬件平台上进行功能验证，鲤鱼结果表明了所设计CPU草鱼的正确性及有效性。草鱼草鱼关键词PORK电子设计自动化；PORK现场可编程门阵列；PORK精简指令集计算机；PORK流水线草鱼草鱼草鱼ABSTRACT草鱼草鱼WITH草鱼THE草鱼MANUFACTURERS草鱼INCREASINGLY草鱼HASH草鱼REQUIREMENTS草鱼OF草鱼PERFORMANCE,草鱼FUNCTIONALITY草鱼AND草鱼COSTS,草鱼GENERAL草鱼CPU草鱼HARDCORE草鱼HAS草鱼BEEN草鱼UNABLE草鱼TO草鱼FULLY草鱼MEET草鱼THE草鱼DEMANDS草鱼OF草鱼THEIR草鱼PRODUCTS草鱼DYNAMIC草鱼CPU草鱼DEVELOPMENT草鱼HAS草鱼BECOME草鱼MORE草鱼AND草鱼MORE草鱼IMPORTANT草鱼IN草鱼THIS草鱼THESIS,草鱼REFERRING草鱼TO草鱼DYNAMIC草鱼CPU草鱼CORETHE草鱼NIOS草鱼PROCESSOR,草鱼WE草鱼ACHIEVE草鱼THE草鱼DESIGN草鱼AND草鱼IMPLEMENTATION草鱼OF草鱼32BIT草鱼RISC草鱼CPU草鱼ON草鱼THE草鱼FPGA草鱼ON草鱼THE草鱼BASIS草鱼OF草鱼EDA草鱼TECHNOLOGY,草鱼AND草鱼MAKE草鱼THE草鱼RELEVANT草鱼SIMULATION草鱼FIRST草鱼OF草鱼ALL,草鱼WE草鱼DESIGN草鱼THE草鱼INSTRUCTION草鱼SET草鱼ACCORDING草鱼TO草鱼THE草鱼FUNCTION草鱼AND草鱼THE草鱼ARCHITECTURE草鱼OF草鱼THE草鱼CPU,草鱼THEN草鱼BY草鱼USING草鱼IF,草鱼ID,草鱼EX,草鱼MEM草鱼AND草鱼WB草鱼5STAGE草鱼PIPELINE草鱼DATA草鱼PATH草鱼WE草鱼ACHIEVE草鱼THE草鱼DESIGN草鱼OF草鱼MICROARCHITECTURE草鱼BASED草鱼ON草鱼INSTRUCTION草鱼SET草鱼AND草鱼DESIGN草鱼THE草鱼MODULES草鱼ACHIEVED草鱼BY草鱼VERILOG草鱼HDL草鱼LANGUAGE草鱼ON草鱼EACH草鱼DATA草鱼PATH草鱼AFTER草鱼THAT,草鱼WE草鱼INTEGRATE草鱼ALL草鱼THE草鱼CPU草鱼MODULES草鱼INTO草鱼ONE草鱼CPU草鱼AND草鱼SIMULATE草鱼IN草鱼QUARTUS草鱼II草鱼FINALLY,草鱼THE草鱼DOCUMENT草鱼WILL草鱼BE草鱼DOWNLOADED草鱼TO草鱼THE草鱼HARDWARE草鱼CIRCUITRY草鱼TO草鱼VERIFY草鱼THE草鱼FUNCTION草鱼THE草鱼RESULTS草鱼SHOW草鱼THE草鱼VALIDITY草鱼OF草鱼THE草鱼DESIGN草鱼KEY草鱼WORDSPORKEDA；PORKFPGA；PORKRISC；PORKPIPELINE草鱼草鱼目草鱼草鱼草鱼草鱼录草鱼草鱼第一章草鱼草鱼课题背景1草鱼11草鱼处理器的发展现状1草鱼12草鱼动态CPU的发展过程及前景2草鱼13草鱼基于EDA的计算机自动化设计背景2草鱼第二章草鱼CPU的整体设计描述4草鱼21动态CPU的设计思路4草鱼22草鱼CPU设计的一般步骤4草鱼23草鱼CPU的功能5草鱼24草鱼CPU的基本组成5草鱼25草鱼CPU的部件逻辑结构6草鱼26草鱼开发工具介绍7草鱼第三章草鱼CPU详细设计及其实现8草鱼31草鱼指令系统设计8草鱼311草鱼指令格式的确定8草鱼312草鱼指令寻址方式的确定9草鱼313草鱼指令系统的确定9草鱼32草鱼草鱼运算器设计及实现11草鱼321草鱼运算器的基本功能11草鱼322草鱼运算器的基本组成与结构11草鱼323草鱼运算器的内部总线确定12草鱼324草鱼ALU的相关指令13草鱼325草鱼运算器的代码编写及实现14草鱼33草鱼控制器的设计及实现16草鱼331草鱼控制器的基本功能16草鱼332草鱼控制器的基本组成16草鱼333草鱼控制器的硬件实现方法17草鱼334草鱼微程序控制基本原理及步骤18草鱼335草鱼微地址及微指令编码18草鱼34草鱼存储器设计及实现20草鱼341控制器中的存储器20草鱼342草鱼寄存器模块的代码编写及实现21草鱼第四章草鱼草鱼流水线的设计及实现23草鱼41草鱼IF级设计23草鱼411草鱼IF流水线的功能23草鱼412草鱼IF流水线的代码编写及实现23草鱼42草鱼草鱼ID流水线设计24草鱼421草鱼ID流水线的功能24草鱼422草鱼ID流水线的代码编写及实现25草鱼43草鱼草鱼EXE流水线设计26草鱼431草鱼EXE流水线的功能26草鱼432草鱼EXE流水线的代码编写及实现27草鱼44草鱼草鱼MEM流水线设计28草鱼441草鱼MEM流水线的功能28草鱼442草鱼MEM流水线的代码编写及实现28草鱼45草鱼草鱼WB流水线29草鱼第五章草鱼功能验证与仿真30草鱼51仿真验证的流程30草鱼52草鱼功能及时序的波形仿真30草鱼53草鱼存在的问题及不足31草鱼结束语32草鱼致谢33草鱼参考文献34草鱼本科生毕业设计（论文）1第一章草鱼草鱼课题背景草鱼11草鱼处理器的发展现状草鱼1971草鱼年，鲤鱼世界上第一块微处理器4004草鱼在工INTEL草鱼公司诞生，鲤鱼微处理器给整个社会带来了极其深远的影响和变革，鲤鱼而其速度也遵循着摩尔定律不断地向前发展。草鱼在个人计算机、PORK高级服务器和嵌入式系统领域，鲤鱼对微处理器的需求与日俱增。草鱼但微处理器设计的关键技术基本上掌握在极少数国家手中，鲤鱼所以研究该技术，鲤鱼拥有自主知识产权，鲤鱼对我国计算机产业、PORK电子产业乃至整个信息社会的发展都有着举足轻重的作用。草鱼草鱼目前我国正在大力发展集成电路产业，鲤鱼并在酝酿新的、PORK更加优惠的政策。草鱼数字集成电路主要分为3草鱼类PORK逻辑电路、PORK微处理器和存储器，鲤鱼其中以微处理器的设计最为复杂。草鱼微处理器作为高端产品，鲤鱼不仅极具商业价值，鲤鱼同时还影响着我国在信息领域的安全性，鲤鱼其设计水平也代表了整个产业的水平。草鱼草鱼第一块微处理器芯片于1971年诞生。草鱼30草鱼年后的2001草鱼年，鲤鱼高端微处理器诞生，鲤鱼其包含了近1草鱼亿多个晶体管，鲤鱼时钟频率达到2GHZ草鱼。草鱼在过去的30草鱼年里，鲤鱼微处理器的发展与著名的摩尔定律十分吻合，鲤鱼晶体管的数量增加了4个数量级，鲤鱼性能增加了5个数量级。草鱼这样显著的发展速度是其他工业所不能相比的，鲤鱼也是前所未有的。草鱼草鱼20草鱼世纪70草鱼年代PORK微处理器发展的第一个10年。草鱼4草鱼位微处理器的问世很快导致8草鱼位微处理器的出现，鲤鱼为洗衣机、PORK电梯和喷气式发动机提供了大量的嵌入式应用。草鱼草鱼20草鱼世纪80草鱼年代PORK微处理器发展的第二个10草鱼年。草鱼该时期是32草鱼位微处理器体系结构与微体系结构等技术的发展时期。草鱼指令集设计的问题成为大学与工业界研究的焦点。草鱼人们意识到指令集体系结构有助于硬件的有效实现，鲤鱼并能在编译器的优化过程中起到很好的杠杆作用。草鱼指令流水和快速CACHE草鱼成为标准的微体系结构技术。草鱼草鱼20草鱼世纪90草鱼年代PORK微处理器发展的第三个10年。草鱼微处理器成为计算机中最强大、PORK最受欢迎的组件。草鱼最快的微处理器的主频竟然超过了最快的超级计算机的主频。草鱼出现的技术有深度流水、PORK单周期多指令、PORK指令的乱序执行和分支预测等。草鱼草鱼国内微处理器的研究起步较晚，鲤鱼但发展速度极快，鲤鱼先后出现了一批嵌入式微处理器PORK如星光系列、PORK方舟系列、PORK神威系列，鲤鱼当然还有最具影响力的龙芯系列。草鱼草鱼目前已经步入微处理器发展的第四个10年，鲤鱼但这种发展趋势没有减缓的迹象。草鱼大多数技术都将按摩尔定律的速度持续至少10年。草鱼现在工INTEL草鱼最快的处理器速度己达到近4GHZ草鱼,草鱼64草鱼位的处理器已出现，鲤鱼更令人可喜的是出现了双核微处理器。草鱼到2010草鱼年，鲤鱼可以预测微处理器将包含10草鱼亿个晶体管，鲤鱼时钟频率会超过10GHZ草鱼。草鱼许多领域仍会有大量创新出现，鲤鱼指令级并行将会扩展为包括线程级并行和存储级并行在内的技术。草鱼未来，鲤鱼功耗将成为设计的主要障碍，鲤鱼如果要将发展速度保持在前30草鱼年的水平上，鲤鱼那么所有的设计层次都需要有新的解决方法，鲤鱼包本科生毕业设计（论文）2括生成过程、PORK电路设计、PORK逻辑设计、PORK微体系结构设计和软件运行的环境。草鱼由于生成工艺的限制，鲤鱼微处理器的时钟频率不可能无限提高，鲤鱼所以多核技术必将成为发展趋势。草鱼另一个趋势是片上系统（SOC草鱼,草鱼SYSTEM草鱼ON草鱼A草鱼CHIP草鱼草鱼，鲤鱼随着单片上集成晶体管的数目不断增加，鲤鱼未来的处理器很有可能会和存储器以及一些标准接口集成在一起。草鱼草鱼另外，鲤鱼微处理器设计技术的不断发展，鲤鱼给验证带来了极大的挑战。草鱼如何加快验证周期，鲤鱼提高验证的抽象程度，鲤鱼也是至今非常值得研究的课题。草鱼草鱼草鱼12草鱼动态CPU的发展过程及前景草鱼所谓动态CPU，鲤鱼即使用者可以根据自己的需要，鲤鱼对系统的参数进行配置，鲤鱼生成适合自己的CPU,动态CPU即可配置的CPU。草鱼草鱼任何新技术的产生和推广都有其驱动力所在,“渐行渐近”的动态处理器也是如此。草鱼市场方面,草鱼随着竞争压力的日益增加,草鱼产品个性化和上市时间的需求越来越严格产品方面,草鱼随着制造商对性能、PORK功能、PORK功耗、PORK成本日益苛刻的要求,草鱼通用的硬核已无法完全满足其产品设计要求的宣传方面,草鱼随着动态处理器供应商在全球尤其是在中国市场的积极宣传,草鱼可配置即动态处理器的概念已经逐步深入人心。草鱼以上三方面正是动态CPU市场“草鱼燎原之势”草鱼的核心驱动力。草鱼草鱼但在开发动态CPU方面,草鱼动态处理器厂商和传统硬核厂商面临着不同的问题。草鱼一方面,草鱼“可配置”草鱼意味着工程师可以根据具体应用针对超低功耗、PORK超强性能等特性进行优化,草鱼从而创造出各种全新的处理器架构,草鱼但开发工具却必须具备足够的“鲁棒”草鱼性来降低因处理器架构的改变而带来的对开发工具的不同需求。草鱼另一方面,草鱼无论是该公司的动态处理器还是钻石系列标准处理器,草鱼都是“草鱼后起之秀”草鱼,草鱼要想获得工程师广泛、PORK快速的认可和接受,草鱼必须提供功能强大且易于学习掌握的开发工具。草鱼草鱼草鱼13草鱼基于EDA的计算机自动化设计背景草鱼当今社会是数字化的社会，鲤鱼是数字集成电路广泛应用的社会。草鱼各种自动化设备以及我们日常的一写小制作都要用到数字集成电路。草鱼与此同时，鲤鱼数字集成电路本身也在不断更新换代。草鱼从最在的计算机辅助设计CAD阶段到计算机辅助工程设计CAE阶段再到现在的电子系统设计自动化EDA阶段。草鱼草鱼所谓EDA技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，鲤鱼以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，鲤鱼以计算机、PORK大规模可编程逻辑器件的开发软件以及试验开发系统为设计工具，鲤鱼通过有关开发软件，鲤鱼自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑综合，鲤鱼最终形成集成的电子系统或专用集成芯片的一门技术。草鱼草鱼利用EDA技术进行电子系统的设计有以下几个特点PORK草鱼（1）用软件的方法设计硬件草鱼（2）从软件到硬件的转换是由开发工具完成的草鱼本科生毕业设计（论文）3（3）设计工程中可以用有关软件进行各种仿真草鱼在计算机设计中引入基于EDA的自动化设计理念，鲤鱼其好处表现在下述几个方面PORK（1）可以运用以后的成熟的EDA软件提供可靠的模型服务，鲤鱼达到减少工程工作量的目的。草鱼（2）将现有的封装好的可执行模块快速地运用于新的系统中，鲤鱼达到缩短工程进度的目的。草鱼（3）通过标准化降低复杂性和冗余。草鱼（4）集中管理自动化操作和现有的模块库。草鱼（5）整和现有EDA自动化工具、PORK策略和流程。草鱼草鱼现在一般的FPGA设计流程为PORK草鱼设计输入主要有原理图和HDL输入两种方式，鲤鱼本课题主要研究HDL语言输入的情况。草鱼并且从目前发展前景来将越来越趋向于HDL模型。草鱼草鱼设计仿真主要有功能仿真和时序仿真，鲤鱼在本论文最后有相关的例子。草鱼草鱼设计综合将HDL生成用于布局布线的网表和相应的约束（本课题不做讨论）。草鱼草鱼布局布线（本课题不做讨论）。草鱼草鱼整个流程如下图所示草鱼草鱼图13草鱼草鱼一般的FPGA设计流程草鱼草鱼我们将其更加细化为PORK草鱼设计输入以VHDL语言为主，鲤鱼提供各种模块的源代码，鲤鱼定义好标准的接口。草鱼草鱼综合设计将用户的模块，鲤鱼用户调用的库模块进行统一的综合管理，鲤鱼并进行优化。草鱼草鱼设计仿真进行功能和时序的仿真。草鱼草鱼整个系统集成在一个芯片上，鲤鱼体积小，鲤鱼功耗低，鲤鱼可靠性高。草鱼因此，鲤鱼EDA技术是现代电子设计的发展趋势。草鱼草鱼本课题主要研究动态微处理器的设计与验证，鲤鱼从而深入理解CPU设计的相关理论及实现方法，鲤鱼对把握如今CPU的设计及发展现状，鲤鱼是很有积极意义的。草鱼草鱼第二章草鱼草鱼CPU的整体设计描述草鱼21动态CPU的设计思路草鱼进过对课题的调研及资料的查阅，鲤鱼最后，鲤鱼我将目光锁定在ALTERA公司推出的NIOS微处理器上。草鱼草鱼本科生毕业设计（论文）4NIOS处理器是ALTERA公司在2004年推出的新款嵌入式处理器,采用32位RISC指令集结构。草鱼在软件开发工具方面NIOS处理器有集成开发环境来完成整个软件工程的编辑、PORK编译、PORK调试和下载,提高软件的开发效率。草鱼作为软核CPU,草鱼NIOS草鱼系统性能可根据具体应用来裁减,与硬核CPU相比,具有灵活的可定制性,用户可以根据需要，鲤鱼随意配置和构建指令集和数据信道，鲤鱼是一款应用很广泛的动态CPU核。草鱼草鱼例如，鲤鱼在NIOS草鱼指令系统中随意增加定制指令,提高系统的强实时软件算法处理能力。草鱼所谓定制指令,就是指用户可以自己扩充CPU指令集,根据需要向NIOS指令集中增加特定功能的指令,NIOS处理器支持256条定制指令。草鱼NIOS嵌入式处理器特性使设计者能够直接将定制逻辑集成到算术逻辑单元ALU中去。草鱼定制指令使开发人员可以优化软件内部循环,满足包括数据信号处理DSP草鱼、PORK报头处理和计算等方面的应用需求,在硬件中将复杂的操作序列简化成为一个单一的执行指令,提升那些对时间敏感的应用软件的运行速度来提高系统性能。草鱼草鱼当然，鲤鱼除了指令的可配置外，鲤鱼NIOS处理器还有其它极大的灵活性及系统可扩展性，鲤鱼例如寄存器的可配置性等等。草鱼草鱼所以，鲤鱼我按照NIOS草鱼CPU草鱼的设计思路，鲤鱼准备设计出一款类似它的动态CPU。草鱼因为NIOS处理器是采用五级流水线的RISC处理器，鲤鱼所以本文的设计思路即为完成一个32位RISC草鱼基础CPU，鲤鱼并在之上实现动态性。草鱼草鱼令人遗憾的是，鲤鱼最后在实现动态性方面，鲤鱼遇到了很多阻力，鲤鱼没能解决一些关键的问题，鲤鱼所以并没有实现动态性，鲤鱼即完成动态CPU的设计，鲤鱼只实现了一个32位RISC草鱼CPU。草鱼下面，鲤鱼即是该32位CPU的设计及实现过程。草鱼草鱼草鱼22草鱼CPU设计的一般步骤草鱼CPU草鱼是计算机的核心部件，鲤鱼是机器指令的解释和执行机构，鲤鱼进行CPU草鱼设计时，鲤鱼一般采取如下步骤草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼L草鱼确定指令系统指令系统是计算机所能执行的全部指令集合，鲤鱼是计算机性能的主要表征之一，鲤鱼它如同组合电路中的真值表、PORK时序电路中的状态图一样，鲤鱼为CPU草鱼硬件设计提供最完整最确切的设计依据。草鱼草鱼草鱼2草鱼确定CPU草鱼内部总体结构根据指令系统要求，鲤鱼初步确定系统中应该提供那些功能部件以及它们之间的连接方式。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼3草鱼确定指令执行过程以指令系统为背景，鲤鱼掌握机器指令的执行过程并确定各寄存器功能。草鱼草鱼草鱼4草鱼确定控制器的实现方式对控制器的设计时要确定采用纯硬件设计还是采用微程序控制器编制微代码。草鱼草鱼根据以上4个步骤，鲤鱼本CPU将采用RISC指令系统，鲤鱼并采用微程序控制器编制微代码，鲤鱼本章只介绍CPU的内部结构及初步关联，鲤鱼指令执行过程及其它内容将在第三章中给出详细描述。草鱼草鱼本科生毕业设计（论文）5草鱼23草鱼CPU的功能草鱼CPU是中央处理器的简称，鲤鱼是机器指令的解释和执行机构，鲤鱼是计算机的核心部件。草鱼一般来说，鲤鱼它具有如下四方面的基本功能PORK草鱼1指令控制草鱼程序的顺序控制，鲤鱼称为指令控制。草鱼由于程序是一个指令序列，鲤鱼这些指令的顺序不能任意颖倒，鲤鱼必须严格按程序规定的顺序进行，鲤鱼因此，鲤鱼保证机器按顺序执行程序是CPU草鱼的首要任务。草鱼草鱼2操作控制草鱼一条指令的功能往往是由若干个操作信号的组合来实现的，鲤鱼因此，鲤鱼CPU草鱼管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，鲤鱼把各种操作信号送往相应的部件，鲤鱼从而控制这些部件按指令的要求进行动作。草鱼草鱼3时间控制草鱼对各种操作实施时间上的定时，鲤鱼称为时间控制。草鱼因为在CPU草鱼内部，鲤鱼各种指令的操作信号均受到时间的严格定时。草鱼另一方面，鲤鱼一条指令的整个执行过程也受到时间的严格定时。草鱼只有这样，鲤鱼计算机才可以有条不紊地自动工作。草鱼草鱼4草鱼）数据加工草鱼所谓数据加工，鲤鱼就是对数据进行算术运算和逻辑运算处理。草鱼完成数据的加工处理，鲤鱼是CPU草鱼的首要任务。草鱼因为，鲤鱼原始信息只有经过加工处理后才能对人们有用。草鱼草鱼草鱼24草鱼CPU的基本组成草鱼传统的CPU草鱼由运算器与控制器两大部分组成。草鱼但是随着高密度集成电路技术的发展，鲤鱼早期放在CPU草鱼外部的一些逻辑功能部件，鲤鱼如浮点运算器、PORK高速缓冲存储器CACHE草鱼等纷纷移入CPU草鱼内部，鲤鱼因而使CPU草鱼内部越来越复杂，鲤鱼从而使CPU草鱼的基本部分变成运算器、PORK控制器和CACHE草鱼三大部分。草鱼本文关于CACHE的设计不作讨论，鲤鱼所以还是只有2个部分。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼L草鱼控制器草鱼草鱼草鱼草鱼控制器是CPU草鱼发布命令的“决策机构”，鲤鱼完成协调和指挥整个计算机系统的操作，鲤鱼主要由程序计数器、PORK指令寄存器、PORK地址寄存器和微程序控制器组成。草鱼草鱼草鱼2草鱼运算器草鱼相对于控制器而言，鲤鱼运算器是接受控制器命令的“执行机构”，鲤鱼根据控制器的控制信号而进行操作。草鱼主要由算术逻辑单元ALU草鱼、PORK累加器、PORK数据寄存器组和状态条件寄存器组成。草鱼草鱼草鱼草鱼在这2个部分中，鲤鱼有很多的寄存器，鲤鱼可以做如下的分类PORK草鱼草鱼程序计数器草鱼确定下一条指令的地址，鲤鱼也称指令计数器。草鱼草鱼草鱼指令寄存器草鱼保存当前正在执行的一条指令。草鱼草鱼草鱼地址寄存器草鱼本科生毕业设计（论文）6保存当前CPU所访问的内存单元的地址。草鱼草鱼数据缓冲寄存器草鱼暂存由内存单元读出的一条指令或数据。草鱼草鱼累加器草鱼累加寄存器AC，鲤鱼是一个通用寄存器，鲤鱼为ALU提供一个工作区。草鱼草鱼状态条件寄存器草鱼保存运算指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容，鲤鱼如进位、PORK溢出、PORK结果为零等。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼25草鱼CPU的部件逻辑结构草鱼上述2大部分中，鲤鱼每一部分都可以细分为很多组件，鲤鱼如时序发生器、PORK指令译码器等等，鲤鱼这些将在具体设计中做出详细说明。草鱼草鱼这些相关部件按照一定得逻辑结构整合在CPU内部，鲤鱼构成严密的体系，鲤鱼才能合理的实现功能。草鱼下图是CPU内部的逻辑结构，鲤鱼描述了其内部的相关联系。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼图25草鱼草鱼CPU的部件逻辑结构图草鱼草鱼26草鱼开发工具介绍草鱼本文中CPU的开发实现及仿真验证均在ALTERA草鱼公司的QUARTUS草鱼II环境内进行。草鱼在QUARTUS草鱼II中，鲤鱼可以多种设计输入方法综合使用，鲤鱼而且进行仿真验证非常方便有效，鲤鱼这使得本次设计过程得以顺利完成。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼第三章草鱼草鱼CPU详细设计及其实现草鱼本科生毕业设计（论文）731草鱼指令系统设计草鱼311草鱼指令格式的确定草鱼在计算机中，鲤鱼一条指令通常由两部分组成PORK操作码和操作数，鲤鱼其格式为PORK草鱼操作码草鱼操作数草鱼操作码用于指明本条指令的操作功能。草鱼操作数用于直接给出操作数或者操作数的地址，鲤鱼包括参加运算的一个或多个操作数所在存储器、PORK寄存器的地址或程序的转移地址等。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼1草鱼）操作码的组织与编码草鱼草鱼草鱼草鱼操作码的组织与编码方案有三种草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼定长操作码的组织方案。草鱼草鱼草鱼变长操作码的组织方案。草鱼草鱼草鱼操作码与操作数有交叉的组织方案。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼由以上对操作码的编码方案分析，鲤鱼一方面所设计的系统为32位机，鲤鱼字长较长，鲤鱼另一方面为了简化计算机硬件，鲤鱼因此采用第一种方案定长操作码的组织方案。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼2草鱼）操作数的设计与安排草鱼草鱼草鱼草鱼不同的指令使用不同数目、PORK不同来源和不同用法的操作数，鲤鱼必须进行统一并安排在指令字的适当位置。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼操作数按个数区分有4草鱼种情况PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼无操作数指令。草鱼有的指令不涉及操作数，鲤鱼仅有操作码部分。草鱼如停机指令、PORK空操作指令等。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼单操作数指令。草鱼有的指令只用一个操作数，鲤鱼须在指令中指明其地址。草鱼如寄存器的内容加1或减1草鱼。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼双操作数指令。草鱼对于常用的算数和逻辑运算指令，鲤鱼要求使用两个操作数，鲤鱼分别给出源操作数和目的操作数的地址，鲤鱼其中目的操作数还用于保存本次的运算结果。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼多操作数指令。草鱼具有三个以上操作数的指令，鲤鱼其中两个分别给出源操作数和目的操作数的地址，鲤鱼第三个操作数用于指出保存本次运算结果的去处。草鱼在有些性能更高的计算机中，鲤鱼还有使用更多操作数的指令，鲤鱼用于完成对一批数据的处理过程，鲤鱼如字符串复制指令和矩阵运算指令等。草鱼草鱼上述4草鱼种情况中的前3草鱼种，鲤鱼由于其指令字长可以相对较短，鲤鱼执行速度较高，鲤鱼计算机硬件结构可以相对简单等优点，鲤鱼在各种不同的计算机中被广泛应用；PORK相对而言，鲤鱼多操作数指令用在字长较长的大中型计算机中。草鱼从简化硬件与系统本身的功能考虑，鲤鱼系统安排前3草鱼种情况的指令系统。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼3草鱼）指令的功能分类常用的指令分类是按照功能进行的，鲤鱼大致有以下几种PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼算术与逻辑运算指令。草鱼是每台计算机都必须具有的指令，鲤鱼用于运算器部件完成对一或两个数据的算数运算和逻辑运算。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼移位指令。草鱼包括算术移位、PORK逻辑移位和循环移位3草鱼种，鲤鱼用于对指定的操作数左移或右移。草鱼从实用的角度，鲤鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼数据传送指令。草鱼用于实现寄存器之间、PORK寄存器与内存储器存储单元之间、PORK寄存器与外围设备、PORK内存储器不同存储单元之间的数据传送。草鱼从内存储器和外围设备（接口）操作性质的不同，鲤鱼又区分为读和写两种操作，鲤鱼指明数据传送的方向。草鱼草鱼转移指令、PORK子程序调用于返回指令。草鱼用于解决变动程序中指令执行次序的需求。草鱼转移指令分为条件转移和五条件转移两种，鲤鱼在改变执行次序之后不设计再次转回的问题，鲤鱼而子程序调本科生毕业设计（论文）8用于返回指令在子程序运行结束后转移到子程序调用指令之后的那条指令后继续执行。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼其他指令。草鱼如中断指令，鲤鱼堆栈指令、PORK端口出入指令等等。草鱼注意PORK不同的人对指令的功能划分的标准并不完全相同，鲤鱼其分类结果也有所差异。草鱼这里从系统的需要出发，鲤鱼基本上就设置了以上功能的指令。草鱼草鱼草鱼312草鱼指令寻址方式的确定草鱼寻址方式解决的是如何在指令中表示一个操作数地址的问题。草鱼指令的操作数地址通常被称为形式地址，鲤鱼用这些形式地址并结合某些规则，鲤鱼可以计算出操作数在存储器中存储单元的地址，鲤鱼这种地址被称之为物理地址或有效地址。草鱼计算机中的寻址方式有以下几种PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼L草鱼）立即数寻址。草鱼参与运算操作数包含在指令字节中。草鱼操作数以指令字节的形式存放于内存中。草鱼如PORKMOVA草鱼,草鱼12草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼2草鱼）寄存器寻址。草鱼以寄存器的内容作为操作数，鲤鱼如PORKMOVA草鱼,草鱼R0草鱼，鲤鱼这种寻址包括累加器寻址，鲤鱼又如PORKINA草鱼。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼3草鱼）寄存器间接寻址。草鱼以寄存器的内容作为操作数所在的存储器地址。草鱼如PORKMOVA草鱼,草鱼RO草鱼，鲤鱼把R0草鱼的内容所指的内存地址作为操作数。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼4草鱼）直接寻址。草鱼指令中含有操作数的直接地址，鲤鱼与该地址对应存储器单元的内容为操作数。草鱼如PORKLDA草鱼34H草鱼。草鱼将地址为34H草鱼的内存单元值送到累加器中。草鱼草鱼这四种寻址方式是一般计算机系统常用的寻址方式，鲤鱼当然不同的机型可能还用到其它的寻址方式，鲤鱼如51系统用到基寄存器加变址寄存器间接寻址。草鱼本系统由于采用32位字长，鲤鱼以上四种寻址方式简单够用。草鱼草鱼草鱼313草鱼指令系统的确定草鱼合理地确定一台计算机的指令系统关系到计算机设计与实现的复杂程度和生产成本以及使用的难易程度和运行效率，鲤鱼因此，鲤鱼评价一台计算机的指令系统的优劣应综合考虑，鲤鱼主要有以下几方面草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼L草鱼）尽可能小的指令集。草鱼指令数目要适当减少，鲤鱼较短的指令格式，鲤鱼简化的寻址方式，鲤鱼单字指令为主，鲤鱼每条指令的功能要尽可能地简单，鲤鱼给出的指令集合，鲤鱼只要能够支撑所设计的计算机按目标运行便可。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼2草鱼）较好的完备性和典型性。草鱼指令集应有一定的完备性和较好的典型性，鲤鱼常用指令应齐全，鲤鱼指令格式应规范，鲤鱼分类应合理。草鱼指令执行步骤容易理解，鲤鱼符合人们通常的编程使用习惯。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼3草鱼）更高的可扩充性。草鱼为添加各种新的指令留下较为充足的余地，鲤鱼包括每一类指令都保有几条可扩充。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼事实上，鲤鱼同时满足上述原则是困难的，鲤鱼但是参考这些原则可以设计出更加合理的指令系统。草鱼设计指令系统的核心问题是选定指令的格式和功能。草鱼指令的格式与计算机的字长、PORK期望的存储器容量和读写方式、PORK计算机硬件结构的复杂程度和追求的运算性能有关。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼根据指令系统的综合指标，鲤鱼本系统采用RISC指令系统。草鱼RISC，鲤鱼即精简指令集计算机，鲤鱼其设计思想是尽量降低计算机指令的数量及复杂性，鲤鱼简化寻址方式。草鱼R草鱼ISC草鱼处理器设计的指令集既能使流水线处理器有效执行，鲤鱼又能使编译器优化代码的生成。草鱼RISC草鱼的特征有PORK本科生毕业设计（论文）9草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼1草鱼一个周期执行一条指令；PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼2草鱼固定指令长度；PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼3草鱼访问内存只能使用LOAD草鱼和STORE草鱼两条指令；PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼4草鱼简化寻址方式；PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼5草鱼更少且更简单的操作；PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼6草鱼延迟加载和分支语句；PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼7草鱼提前读取与猜测执行；PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼8草鱼编译器负责优化程序。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼从20草鱼世纪80草鱼年代中期开始，鲤鱼出现了多种RISC草鱼体系结构的微处理器，鲤鱼比如MIPS草鱼公司的R3000草鱼/草鱼R10000草鱼,草鱼SUN草鱼公司的SPARC草鱼,草鱼IBM草鱼/草鱼MOTOROLA草鱼/草鱼APPLE草鱼公司的POWERPC草鱼,草鱼DEC草鱼公司的ALPHA21264草鱼,草鱼ARM草鱼公司的ARM7草鱼等。草鱼每一代RISC草鱼微处理器的出现，鲤鱼无不带来速度的大大提升。草鱼目前，鲤鱼R草鱼ISC草鱼微处理器已广泛应用于高端服务器和嵌入式领域。草鱼草鱼指令集结构指的是处理器执行操作集合的设计,草鱼包括编程模型的选择及寄存器的数目、PORK数据的寻址方式和采用定长还是变长的指令编码机制等。草鱼由于这不是本文的重点，鲤鱼我们只简要地介绍一下本文RISC草鱼微处理器指令集结构的特点。草鱼本RISC草鱼采用LOAD草鱼STORE草鱼结构，鲤鱼只有LOAD草鱼/草鱼STORE草鱼类指令才可以访问数据存储器子系统。草鱼这在简化了指令集的同时也简化了RISC草鱼CPU草鱼中控制单元的设计。草鱼在本RISC中用到了以下四种寻址方式PORK立即寻址、PORK寄存器寻址、PORK基址寄存器寻址和相对寻址。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼本RISC草鱼采用定长指令集编码，鲤鱼也就是说它采用相同的位数来编码指令集结构中每一条指令。草鱼定长编码机制的优点在于指令译码比较简单，鲤鱼它在简化指令译码逻辑的同时减少了译码逻辑的延迟。草鱼同时微处理器能更容易地预测下一条将被执行的非转移指令的位置，鲤鱼这使得能更容易地使用流水线来改善微处理器的性能草鱼草鱼本32草鱼位RISC草鱼CPU采用通用寄存器结构。草鱼在通用寄存器结构中，鲤鱼指令从随机访问寄存器堆中读出其操作数并将指令执行结果回写到寄存器堆中。草鱼通用寄存器堆允许指令通过指定寄存器编号以任意次序来访问寄存器，鲤鱼并且读出寄存器内容时不改变寄存器值。草鱼其示意图如下所示PORK草鱼草鱼草鱼本科生毕业设计（论文）10图31草鱼草鱼草鱼RISC草鱼CPU草鱼系统草鱼草鱼具体的指令译码可以根据自己功能的需求输入到存储模块中，鲤鱼以便进行译码和控制操作。草鱼草鱼草鱼32草鱼草鱼运算器设计及实现草鱼321草鱼运算器的基本功能草鱼322草鱼运算器的基本组成与结构草鱼运算器是计算机的数据加工部件。草鱼其功能主要有以下几种PORK草鱼草鱼L草鱼）完成对数值数据的算术运算和逻辑运算。草鱼由其内部的ALU草鱼承担，鲤鱼它在给出运算结果的同时还给出结果的某些特征，鲤鱼如溢出否，鲤鱼有无进位，鲤鱼结果是否为零、PORK为负等等。草鱼草鱼草鱼2草鱼）暂存参加运算的数据和中间结果。草鱼由其内部的一组寄存器承担。草鱼草鱼草鱼3草鱼作为处理机内部数据传输的通路。草鱼运算器要与计算机其他几个功能部件协同运行，鲤鱼须有接收外部数据输入和内部运算结果输出的逻辑电路。草鱼草鱼了解了运算器的功能之后，鲤鱼对其组成模块进行初步的划分PORK草鱼草鱼1草鱼草鱼ALU草鱼实现基本的算术、PORK逻辑运算。草鱼草鱼草鱼2草鱼）寄存器组提供操作数与暂存结果的。草鱼草鱼草鱼3草鱼）标志寄存器存储有关的判别逻辑与控制信号。草鱼草鱼将这些功能模块连接成一个整体，鲤鱼便构成一个运算器。草鱼对于这样的一个运算器,最主要的问题就是如何向ALU草鱼提供操作数。草鱼这里有两种方案PORK草鱼草鱼1草鱼草鱼ALU草鱼输入端多路选择器草鱼各寄存器可以独立、PORK多路地将数据送至ALU草鱼的多路选择器，鲤鱼使ALU草鱼有选择地同时获得两路输入数据。草鱼运算器的内部总线是一组单向传输的数据线，鲤鱼他将运算结果送往各寄存器，鲤鱼由寄存器的同步打入脉冲将内部总线上的数据送入寄存器，鲤鱼如果同时发几个打入脉冲，鲤鱼则可将总线上的同一数据同时送入几个相关的寄存器。草鱼草鱼（草鱼2草鱼）ALU草鱼输入端一级锁存器草鱼运算器的内部总线是一组双向传输的数据线，鲤鱼为了进行双操作数之间的运算操作，鲤鱼ALU草鱼输入端前设置了一级锁存器，鲤鱼可暂存操作数。草鱼如，鲤鱼可通过内部总线先将寄存器中的数据送入锁存器1草鱼，鲤鱼再通过内部总线将寄存器中的数据送入锁存器2草鱼，鲤鱼然后相加并将结果经总线送入目标寄存器。草鱼这里要注意一点PORK运算器的内部总线是CPU草鱼的内部数据通路，鲤鱼因此只有数据线。草鱼移位器实质上是一个多路开关，鲤鱼它利用输出逻辑对ALU草鱼的结果进行功能选择，鲤鱼如移位或直接传送，鲤鱼有时候根据总线模式也可以不用。草鱼草鱼根据以上两种方案比较，鲤鱼一般来说，鲤鱼采取双向总线结构比较方便，鲤鱼选择方案2草鱼的方式向ALU草鱼提供操作数。草鱼草鱼草鱼323草鱼运算器的内部总线确定草鱼运算器的内部总线是CPU草鱼的内部数据通路，鲤鱼因此只有数据线，鲤鱼但是按照数据传输的通路大体上又可划分为三种结构PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼L草鱼）单总线结构运算器草鱼草鱼草鱼草鱼这种结构的运算器实现一次双操作数的运算要分成三步，鲤鱼他的主要缺点是操作速度慢。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼2草鱼）双总线结构运算器草鱼草鱼草鱼草鱼这种结构的运算器，鲤鱼两个操作数可以分别通过两条总线同时送到ALU草鱼去进行运算，鲤鱼并且本科生毕业设计（论文）11立即可以得到运算的结果。草鱼但是ALU草鱼的输出不能直接送到总线上去，鲤鱼这是因为此时两条总线都被操作数所占据着，鲤鱼所以必须在ALU草鱼的输出端设置一个缓冲器，鲤鱼先将结果送入缓冲器，鲤鱼第二步再把结果送至目的寄存器。草鱼显然，鲤鱼他的执行速度比单总线要快，鲤鱼每次操作比单总线少一步，鲤鱼但是由于增加了硬件，鲤鱼控制也变得复杂。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼3草鱼）三总线结构运算器草鱼草鱼草鱼草鱼这种结构的运算器，鲤鱼ALU草鱼的两个输入端分别由两条总线供给，鲤鱼输出与第三条总线相连，鲤鱼这样算数与逻辑运算操作可以在一步之内完成。草鱼如果某一个数不需要运算和修改，鲤鱼而需要直接的总线传送，鲤鱼可通过总线旁路器把数据送出，鲤鱼而不必借助于ALU草鱼。草鱼三总线结构的特点是操作速度快，鲤鱼但结构与控制更为复杂。草鱼草鱼根据以上的分析与比较，鲤鱼并结合课题的要求，鲤鱼由于系统对速度的要求并不高，鲤鱼而结构与控制又需简单明了，鲤鱼综合起来运算器采用带输入锁存器的单总线结构。草鱼草鱼草鱼324草鱼ALU的相关指令草鱼ALU草鱼指令可分为4草鱼类PORK逻辑运算指令、PORK算术运算指令、PORK移位指令和比较指令。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼逻辑运算指令包括寄存器操作类型和立即数操作类型。草鱼寄存器操作类型是对两个寄存器中的内容进行逻辑运算，鲤鱼结果存入寄存器中，鲤鱼如AND草鱼、PORKOR草鱼、PORKXOR和NOR草鱼等；PORK立即数操作类型是对寄存器的内容和32草鱼位扩展立即数进行逻辑运算，鲤鱼结果存入寄存器，鲤鱼如ANDI草鱼、PORKORI草鱼、PORKXORI草鱼和NORI草鱼等。草鱼算术运算指令与逻辑运算指令类似，鲤鱼不同的是算术运算指令还包含了有符号数和无符号数。草鱼ADD草鱼、PORKADDI草鱼和SUB草鱼表示参与运算的是有符号数，鲤鱼立即数进行符号扩展；PORKADDU草鱼、PORKADDIU草鱼和SUBU草鱼表示参与运算的是无符号数，鲤鱼立即数进行无符号扩展。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼移位指令包括左移指令和右移指令SLL草鱼、PORKSRA草鱼、PORKSRAV草鱼、PORKSRL草鱼和SRLV草鱼等。草鱼SLL逻辑左移，鲤鱼指令为将寄存器RT草鱼中的数据左移SA草鱼位，鲤鱼低位补O草鱼，鲤鱼结果存入寄存器RD草鱼中。草鱼SLLV变量逻辑左移，鲤鱼指令格式为SLLV草鱼RD草鱼,草鱼RT草鱼,草鱼RS草鱼。草鱼将寄存器中RT草鱼中的数据左移，鲤鱼低位补0草鱼，鲤鱼移位数由寄存器RS草鱼低5草鱼位确定，鲤鱼结果存入寄存器RD草鱼中。草鱼逻辑右移指令与逻辑左移指令相似，鲤鱼在此不再详述。草鱼SRL、PORKSRLV指令格式为SRL草鱼RD草鱼,草鱼RT草鱼,草鱼SA草鱼PORK草鱼SRLV草鱼RD草鱼,草鱼RT草鱼,草鱼RS草鱼。草鱼SRA算术右移，鲤鱼指令格式为SRA草鱼RD草鱼,草鱼RT草鱼,草鱼SA草鱼。草鱼寄存器RT草鱼中的数据右移SA草鱼位，鲤鱼高位进行符号扩展，鲤鱼结果存入寄存器RD草鱼中。草鱼SRAV变量算术右移，鲤鱼指令格式为SRAV草鱼RD草鱼,草鱼RT草鱼,草鱼RS草鱼。草鱼寄存器RT草鱼中的数据右移，鲤鱼移位数由寄存器RS草鱼的低五位决定，鲤鱼高位进行符号扩展，鲤鱼结果存入寄存器RD草鱼中。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼比较指令比较两个数的大小，鲤鱼以1草鱼和0草鱼标识。草鱼比较指令同样涉及寄存器类型和立即数类型，鲤鱼有符号数和无符号数。草鱼包括4草鱼条指令PORKSLT、PORKSLTU草鱼、PORK和SLTIU。草鱼SLT草鱼的指令格式为SLT草鱼RD草鱼,草鱼RT草鱼,草鱼RS草鱼。草鱼寄存器RT草鱼和RS草鱼中均为有符号数，鲤鱼如果RS草鱼中的数小于RT草鱼中的数，鲤鱼那么结果为1否则为0，鲤鱼结果存入目的寄存器RD草鱼中。草鱼SLTI草鱼的指令格式为SLTI草鱼RD草鱼,草鱼RS草鱼,草鱼INTIMIDATE草鱼。草鱼16草鱼位立即数INTIMIDATE草鱼经符号扩展为32草鱼位，鲤鱼如果RS草鱼中的数小于立即数，鲤鱼那么结果为1草鱼，鲤鱼否则为O草鱼，鲤鱼结果存入目的寄存器RD草鱼中。草鱼SLTU草鱼和SLTIU草鱼与前两者类似，鲤鱼不同的是SLTU草鱼和SLTIU草鱼是对无符号数进行操作。草鱼草鱼草鱼草鱼本科生毕业设计（论文）12还有其他具体指令，鲤鱼这里不再详细说明，鲤鱼所有指令均在图32草鱼中给予列出。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼图321草鱼草鱼CPU指令集草鱼草鱼草鱼325草鱼运算器的代码编写及实现草鱼这里给出ALU的草鱼VERILOG草鱼HDL草鱼的语言实现PORK草鱼MODULE草鱼ALU草鱼ALURESULT,草鱼ALUCONTROL,草鱼ALUOPA,草鱼ALUOPBPORK草鱼INPUT草鱼30ALUCONTROLPORK草鱼INPUT草鱼310ALUOPA,草鱼ALUOPBPORK草鱼草鱼OUTPUT草鱼310ALURESULTPORK草鱼草鱼REG草鱼310ALURESULTPORK草鱼ALWAYS草鱼ALUOPA草鱼OR草鱼ALUOPB草鱼OR草鱼ALUCONTROL草鱼BEGIN草鱼CASE草鱼ALUCONTROL草鱼ALUOP_ADD草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_SUB草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_AND草鱼本科生毕业设计（论文）13ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼PORK草鱼ALUOP_OR草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼|草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_SLT草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_LW草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_SW草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_ADDI草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_ANDI草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼PORK草鱼ALUOP_ORI草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼|草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_BEQ草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼草鱼ALUOPBPORK草鱼ALUOP_BNE草鱼ALURESULT草鱼草鱼ALUOPA草鱼草鱼ALUOPBPORK草鱼DEFAULT草鱼ALURESULT草鱼草鱼32B1PORK草鱼ENDCASE草鱼END草鱼ENDMODULE草鱼草鱼实现后的原理图如下所示PORK草鱼草鱼草鱼图322草鱼草鱼草鱼ALU草鱼原理图草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼33草鱼控制器的设计及实现草鱼331草鱼控制器的基本功能草鱼控制器是CPU草鱼的两大部件之一，鲤鱼是计算机的管理机构和指挥中心，鲤鱼其作用就是向计算机的每个部件（包括控制器部件本身）提供协同运行所需要的控制信号。草鱼计算机的最本质功能是连续执行指令，鲤鱼而每一条指令往往又要分成几个步骤才能完成（一般执行一条指令要经过读取指令、PORK分析指令和执行指令三个阶段）。草鱼草鱼本科生毕业设计（论文）14可以说，鲤鱼控制器的基本功能是依据当前正在执行的指令和它所处的执行步骤，鲤鱼形成并提供出在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼L草鱼）取指令草鱼草鱼草鱼草鱼当程序二在存储器中时首先根据程序入口取出第一条指令，鲤鱼为此要发出指令地址和控制信号。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼2草鱼）分析指令草鱼草鱼草鱼草鱼也就是解释指令、PORK指令译码。草鱼对当前取得的指令进行分析，鲤鱼给出操作并产生相应的操作控制命令。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼3草鱼）执行指令草鱼草鱼草鱼草鱼根据分析指令时产生的“操作指令”和“操作数地址”形成相应的操作控制信号序列，鲤鱼通过CPU草鱼及输入输出设备的执行，鲤鱼实现每条指令的功能。草鱼草鱼草鱼4草鱼）控制程序与数据的输入和结果输出草鱼计算机不断重复执行上述三种基本操作PORK取指、PORK分析、PORK执行草鱼如此循环，鲤鱼直至执行完指令或有外部干扰，鲤鱼这时，鲤鱼根据指令或人的干预，鲤鱼在适当