计算机原理 6.13 单周期MIPS CPU

1、MIPS  CPU控制器设计

定长指令周期：单周期实现

　　所有指令均在一个时钟周期内完成，CPI=1

　　性能取决于最慢的指令，时钟周期过长

变长指令周期：多周期实现

　　缩短时钟周期，复用器件或数据通路

　　可支持流水操作，提升性能

2、MIPS指令格式

 

 

 3、R型指令格式

 

 

 4、I型指令格式

 

 

 5、取指令数据通路

 

 

 6、R型指令数据通路

 

 

 7、lw指令数据通路

 

 

 8、sw指令数据通路

 

 

1、数据通路组合

 

 

 2、单周期MIPS数据通路

 

 3、R型指令数据通路建立过程

 

 4、LW指令数据通路建立过程

 

 5、SW指令数据通路建立过程

 

 

 

 

 

 8、单周期MIPS控制器设计

 

 

单周期控制器无时序逻辑，纯组合逻辑电路

输入信号

　　指令字Opcode，Func字段（12位）

输出信号

　　多路选择器选择信号

　　内存访问控制信号

　　寄存器写使能信号