流水cpu设计计划.doc

CPU总体逻辑结构图 二、CPU各模块电原理图 取指部分（IF） 模块功能：给出内存地址，读取指令并送入指令寄存器，为下一级准备数据，并更新PC。 输入端：Z、C 状态寄存器 TempZ、TempC 临时状态位，旁路处理 e_setFlag 状态寄存器写使能 PCPlusOffset PC加偏移量 PCStall 为‘1’时，PC保持不变 IFFlush 为‘1’时，将清空IR OuterDB 内存读出的数据 输出端：PC_addr PC作为内存地址输出,用于下一节拍的取指 d_PCInc1 PC+1 d_IR 指令寄存器输出 译码部分（ID） 模块功能：读取寄存器值和指令译码。采取一次译码，逐级传递的方式，译出后几级流水所需的控制信号和数据（如立即数等），在每次时钟上升沿到来时送入下一级。 输入端：w_WBData 写回的数据 w_destReg 目标寄存器标志 w_wRegEn 寄存器写使能端 输出端：e_RAOut,e_RBOut 寄存器A,B输出 e_IMM 立即数输出 e_ALUSrc 运算器选源 e_ALUOpr 运算器操作 e_SetFlag 状态寄存器写使能 e_wRegEn 寄存器写使能 e_MemToReg 内存写入寄存器使能 e_wrMem 为00时，写,为 01时读,为 1-时，什么也不做 执行部分（EX） 模块功能：完成算术逻辑运算、计算有效地址和提供数据通道 输入端： forwardA,forwardB 傍路选择 e_ALUOut ALU的输出 w_WBdata 写回的数据 输出端： m_flag 内存标志 m_wRegEn 内存写回寄存器使能端 访存部分（MA） 模块功能：选择地址线的数据来源和数据线的流向。 输入端： PC PC输入 输出端： wr 内存读写控制 1：读 , 0：写 addr 输出到内存地址线 回写部分（WB） 功能：选择回写数据源和根据写使能信号将数据回写到通用寄存器组。 冲突检测部分（HD） 模块功能：检测结构相关 前向部分（FU） 模块功能：检测数据相关 三、指令系统 ADDI DR，IMM（立即数和寄存器相加）， SUB DR，IMM（寄存器和立即数相减）， STORE2 DR,OFFSET,SR (SR([DR+OFFSET]) , LOAD2 DR,SR,OFFSET ([SR+OFFSET](DR) 汇编语句 操作码 功能描述 指令类型 ADD DR,SRDR+SR(DR 算术逻辑指令 SUB DR,SRDR-SR(DR DEC DRDR-1(DR INC DRDR+1(DR CMP DR,SRDR-SR 比较 AND DR,SRDR and SR(DR 逻辑与 OR DR,SRDR or SR(DR 逻辑或 XOR DR,SRDR xor SR ( DR 异或 TEST DR,SRDR and SR, 测试 SHL DR逻辑左移,最低位补0,最高位移入C SHR DR 逻辑右移,最高位补0,最低位移入C SAR DR算术右移,最高位右移,同时再用自身的值填入 MOV DR,SRSR ( DR 数据传送指令 LOAD DR,SR[SR]( DR STORE DR,SR SR ( [DR]