MIPS多周期作业说明

简介 这是雷伯涵制作的多周期MIPS处理器，这里主要对state含义作简要说明

支持指令集

序号	命令名称	OPCode	语法
01	ADD	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x20
02	ADDU	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x21
03	ADDI	08	0x00, rs, rd, imm
04	ADDIU	09	0x00, rs, rd, imm
05	SUB	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x22
06	SUBU	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x23
07	SLT	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x2a
08	SLTU	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x2b
09	SLTI	0a	0x00, rs, rd, imm
10	SLTIU	0b	0x00, rs, rd, imm
11	AND	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x24
12	ANDI	0c	0x00, rs, rd, imm
13	OR	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x25
14	ORI	0d	0x00, rs, rd, imm
15	XOR	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x26
16	XORI	0e	0x00, rs, rd, imm
17	LUI	0f	0x00, 00, rd, imm
18	NOR	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x27
19	SLL	00	0x00, xx, rt, rd, shamt, 0x00
20	SLLV	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x02
21	SRL	00	0x00, xx, rt, rd, shamt, 0x03
22	SRLV	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x04
23	SRA	00	0x00, xx, rt, rd, shamt, 0x06
24	SRAV	00	0x00, rs, rt, rd, 0, 0x07
25	LB	20	0x00, rs, rd, Offset
26	LH	21	0x00, rs, rd, Offset
27	LW	23	0x00, rs, rt, Offset
28	LBU	24	0x00, rs, rt, Offset
29	LHU	25	0x00, rs, rt, Offset
30	SB	28	0x00, rs, rt, Offset
31	SH	29	0x00, rs, rt, Offset
32	SW	2b	0x00, rs, rt, Offset
33	BLTZ	01	0x00, rs, 00, Offset
34	BGEZ	01	0x00, rs, 01, Offset
35	BEQ	04	0x00, rs, rt, Offset
36	BNE	05	0x00, rs, rt, Offset
37	BLEZ	06	0x00, rs, rt, Offset
38	BGTZ	07	0x00, rs, rt, Offset
39	JR	00	0x00, rs, 0x0000, 0x08
40	JALR	00	0x00, rs, 00, 1f, 0x09
41	J	02	0x02, target
42	JAL	03	0x03, target

各state含义

表中各内容来自于各种信号量，其中具体数值代表意思后面有表示

state序号	前后连接及功能	PCWrite	PCWriteCond	Cond来源	PC来源	IRWrite	WB来源	WD来源	RFWr	ALUA来源	ALUB来源	DMem位使能	DMWr	ALUOP	EXTOP
initial	最开始出现，其后为0	1	XX	XXX	0	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X
0	在每条指令取指时出现，其后必定为1	1	0	XX	000	1	X	X	0	00	001	XXXX	0	0000	XX
1	由0跳转来	0	0	XX	XXX	0	X	X	0	10	01	XXXX	0	0000	01
2	由1跳转来，所有l/s型指令	0	0	XX	XXX	0	X	X	00	010	0	由Ins[27:26]判定	0	0000	01
3	由2跳转来,l系列指令（表中省略了Ins[28]决定的ue）	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	XX	XXX	由Ins[27:26]判定	0	XXXX	01
4	由3跳转来,将内存取出数据写回	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	XX	XXX	由Ins[28:26]判定	0	XXXX	01
5	由2跳转来,s系列指令	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	XX	XXX	由Ins[28:26]判定	1	XXXX	XX
6	由1跳转来.除JR、JALR外所有R型指令	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	01	000	XXXX	0	取决于FUNCT	XX
7	由6跳转来,R型指令计算结果写回	0	0	XX	XXX	0	01	000	1	XX	XXX	XXXX	0	0000	01
8	由1跳转来,LUI指令直接扩位，然后返回0	0	0	XX	XXX	0	00	100	1	XX	XXX	XXXX	0	XXXX	10
9	所有J系列指令最终跳转，之后返回0下次取指	1	0	XX	001/100	0	XX	XXX	0	XX	XXX	XXXX	0	XXXX	01
a	由1跳转来,JR、JALR将目前地址计入31号$ra	0	0	XX	XXX	0	10	101	1	XX	XXX	XXXX	0	XXXX	01
b	由1跳转来,ADDI	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	01	010	XXXX	0	0000	01
c	由1跳转来,ADDIU	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	01	010	XXXX	0	0000	01
d	由1跳转来,SLTI	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	01	010	XXXX	0	1110	01
e	由1跳转来,SLTIU	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	01	010	XXXX	0	1111	01
f	由1跳转来,ANDI	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	01	010	XXXX	0	0101	01
10	由1跳转来,ORI	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	01	010	XXXX	0	0100	01
11	由1跳转来,XORI	0	0	XX	XXX	0	XX	XXX	0	01	010	XXXX	0	0111	01
13	由1跳转来的一切B分支指令，其后无论分支与否返回0	0	1	根据OPCode及rt位置决定	1	0	XX	XXX	0	10	000	XXXX	0	根据OPCode及rt位置决定	XX
14	I型指令之后的写回环节。其后返回0	0	0	XX	XXX	0	01	001	1	XX	XXX	XXXX	0	0000	00

WD来源含义

0	1	2	3	4	5
ALUOut	DMR	{31'b0, ALUOut[31]}	{31'b0, ~ALUOut[31]}	Imm32	PC

WB来源含义

0	1	2
rt	rd	5'b11111

PC来源含义

0	1	2	3	4
AluResult	ALUOut	{PC[31:28]	instruction[25:0], 2'b0}	ReadA

ALUA来源含义

0	1	2	3
PC	ReadA	32'b0	{27'b0, shamt}

ALUB来源含义

0	1	2	3	4	5	6
ReadB	32'h4	Imm32	{Imm32[29:0]	2'b0}	32'b0	{27'b0, shamt}

Cond来源含义

0	1	2	3
Zero	AluResult[31]	~Zero	~AluResult[31]

其它各文件说明

波形图中包括clk, instruction, PC, state序号信息，直到死循环为止。 屏幕输出为这一期间的屏幕打印信息，包括相关寄存器与相关内存、PC、二进制格式的instruction. asm文件是测试汇编程序，由小工具编译为了十六进制汇编码。 Python程序是一个把txt文件写入IM的小工具，输出文件是另一个txt文件。 src文件夹内为全部代码。