使用logisim搭建单周期CPU与添加指令

使用logisim搭建单周期CPU与添加指令

搭建

总设计

借用高老板的图，我们只需要分别做出PC、NPC、IM、RF、EXT、ALU、DM、Controller模块即可，再按图连线，最后进行控制信 的处理，一个CPU就差不多搭完了。目前支持的指令集为{addu、subu、ori、lw、sw、beq、jal、jr、nop、lui、sb、lb、sh、lh}

NPC

由于我的CPU支持beq、jal、jr，所以NPCOp有2位，如下表所示

IM

这个就更简单了，直接一个ROM搞定，注意把PC的2~6位引出作为IM的地址。

外部看起来是这样子的，RD1输出A1对应寄存器的值，RD2输出A2对应寄存器的值，当写使能信 WE3有效时，将在时钟上升沿把WD3写入A3对应的寄存器。

ALU

根据ALUOp进行不同的运算即可，这里加法和减法用的一个加法器（A-B=A+~B+1）,但是好像这样不太好扩展（

Controller

使用了最简朴的方法，搭建时可以先用小手把opcode和funct点成要添加的指令，然后再连接出该指令。如果opcode是000000，那么再与funct得出的信 并起来，即得到该指令，如图中的addu和subu。

对于每一个控制信 都如此连接，即可完成CPU的搭建。

添加指令

注意事项

• 在改变与门或者或门的输入数据个数时，建议从奇数个到奇数个，否则可能出现这样的情况：如我有一个5input的或门，如下

发现中间的空掉了

eg：添加addiu

首先分析数据通路

判断是否需要增加新的通路以实现该指令，可以看出其需要的功能我的CPU都有了，因此直接修改控制信 即可

然后再连接出addiu

可以看到与之前分析的完全一样，至此addiu的添加完成。

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