杭电计组实验8实现R型指令的CPU设计实验Word文档格式.docx

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实验序号

8

实验名称

《实验八实现R型指令的CPU设计实验》

实验时间

2018/5/25

实验地点

1教225

实验设备号

个人电脑

一、实验程序源代码

顶层LED测试模块：

moduleTop_LED（clk,rst,SW,LED）;

inputclk,rst;

input[2:

0]SW;

outputreg[7:

0]LED;

wireZF,OF;

wire[31:

0]ALU_F;

top_R_cputest_cpu（rst,clk,ZF,OF,ALU_F）;

always@（*）

begin

case（SW）

3'

b000:

LED=ALU_F[7:

0];

b001:

LED=ALU_F[15:

8];

b010:

LED=ALU_F[23:

16];

b011:

LED=ALU_F[31:

24];

b100:

beginLED[7:

2]=0;

LED[1]=OF;

LED[0]=ZF;

end

default:

LED=0;

endcase

endmodule

顶层R型CPU模块：

for（i=0;

i<

=31;

i=i+1）

REG_Files[i]=0;

assignR_Data_A=REG_Files[R_Addr_A];

assignR_Data_B=REG_Files[R_Addr_B];

always@（posedgeClkorposedgeReset）

if（Reset）

for（i=0;

else

if（Write_Reg&

&

W_Addr!

=0）

REG_Files[W_Addr]=W_Data;

end

endmodule

ALU算术逻辑运算单元模块：

moduleALU（A,B,F,ALU_OP,ZF,OF）;

input[31:

0]A,B;

0]ALU_OP;

outputregZF,OF;

outputreg[31:

0]F;

regC32;

OF=1'

b0;

C32=1'

case（ALU_OP）

3'

F=A&

B;

F=A|B;

F=A^B;

F=~（A^B）;

begin{C32,F}=A+B;

OF=A[31]^B[31]^F[31]^C32;

b101:

begin{C32,F}=A-B;

b110:

if（A<

B）

F=1;

else

F=0;

b111:

F=B<

<

A;

endcase

if（F==0）

ZF=1;

ZF=0;

测试代码：

moduletest;

//Inputs

regrst;

regclk;

//Outputs

wireZF;

wireOF;

wire[31:

0]F;

//InstantiatetheUnitUnderTest（UUT）

top_R_cpuuut（

.rst（rst）,

.clk（clk）,

.ZF（ZF）,

.OF（OF）,

.F（F）

）;

initialbegin

//InitializeInputs

rst=0;

clk=0;

//Wait100nsforglobalresettofinish

#100;

clk=1;

//Addstimulushere

forever

begin

#50;

clk=~clk;

end

二、仿真波形

三、电路图

顶层电路模块

顶层电路内部结构：

四、引脚配置（约束文件）

NET"

LED[7]"

LOC=T11;

LED[6]"

LOC=R11;

LED[5]"

LOC=N11;

LED[4]"

LOC=M11;

LED[3]"

LOC=V15;

LED[2]"

LOC=U15;

LED[1]"

LOC=V16;

LED[0]"

LOC=U16;

SW[2]"

LOC=V9;

SW[1]"

LOC=T9;

SW[0]"

LOC=T10;

clk"

LOC=C9;

rst"

LOC=C4;

五、思考与探索

（1）R型指令CPU实验结果记录表

序号指令执行结果标志结论

10000827FFFFFFFF00正确

20001102b0000_000100正确

3004218200000_000200正确

4006220200000_000300正确

5008328200000_000500正确

600a330200000_000700正确

7004638040000_000E00正确

800a648200000_000C00正确

9012640040000_700000正确

1000284826FFFF_8FFF00正确

1101215020FFFF_8FFE00正确

12010758220000_6FF200正确

1300e86022FFFF_900E00正确

14012c6824FFFF_800E00正确

15012c7025FFFF_9FFF00正确

1600c778250000_FFFF00正确