多周期CPU設(shè)計和單周期CPU的設(shè)計相同，都是為了實現(xiàn)一系列的指令功能，以下是小編為大家整理推薦關(guān)于多周期CPU設(shè)計，希望對您有所幫助。

　　多周期CPU設(shè)計

　　和單周期CPU的設(shè)計相同，都是為了實現(xiàn)一系列的指令功能，但需要指出的是何為多周期(注意與前面寫道的單周期的區(qū)別，這也是設(shè)計的關(guān)鍵之處)

　　多周期CPU指的是將整個CPU的執(zhí)行過程分成幾個階段，每個階段用一個時鐘去完成，然后開始下一條指令的執(zhí)行，而每種指令執(zhí)行時所用的時鐘數(shù)不盡相同，這就是所謂的多周期CPU。

　　理解完多周期與單周期的區(qū)別后，開始我們的多周期CPU設(shè)計之路(可以隨時對應(yīng)單周期的設(shè)計，注意聯(lián)系與區(qū)別)。

　　需要設(shè)計的指令及格式如下：

　　==>算術(shù)運算指令

　　(1)add rd, rs, rt

　　000000rs(5位)rt(5位)rd(5位)reserved

　　功能：rd<-rs + rt

　　(2)sub rd, rs, rt

　　000001rs(5位)rt(5位)rd(5位)reserved

　　完成功能：rd<-rs - rt

　　(3)addi rt, rs, immediate

　　000010rs(5位)rt(5位)immediate(16位)

　　功能：rt<-rs + (sign-extend)immediate

　　==>邏輯運算指令

　　(4)or rd, rs, rt

　　010000rs(5位)rt(5位)rd(5位)reserved

　　功能：rd<-rs | rt

　　(5)and rd, rs, rt

　　010001rs(5位)rt(5位)rd(5位)reserved

　　功能：rd<-rs & rt

　　(6)ori rt, rs, immediate

　　010010rs(5位)rt(5位)immediate

　　功能：rt<-rs | (zero-extend)immediate

　　==>移位指令

　　(7)sll rd, rs,sa

　　011000rs(5位)未用rd(5位)sareserved

　　功能：rd<-rs<<(zero-extend)sa，左移sa位 ，(zero-extend)sa

　　==>傳送指令

　　(8)move rd, rs

　　100000rs(5位)00000rd(5位)reserved

　　功能：rd<-rs +

　　==>比較指令

　　(9) slt rd, rs, rt

　　100111rs(5位)rt(5位)rd(5位)reserved

　　功能：如果(rs<rt)，則rd=1; 否則 rd=0

　　==>存儲器讀寫指令

　　(10)sw rt, immediate(rs)

　　110000rs(5位)rt(5位)immediate(16位)

　　功能：memory[rs+ (sign-extend)immediate]<-rt

　　(11)lw rt, immediate(rs)

　　110001rs(5位)rt(5位)immediate(16位)

　　功能：rt <- memory[rs + (sign-extend)immediate]

　　==>分支指令

　　(12)beq rs,rt, immediate (說明：immediate是從pc+4開始和轉(zhuǎn)移到的指令之間間隔條數(shù))

　　110100rs(5位)rt(5位)immediate(16位)

　　功能：if(rs=rt) pc <-pc+ 4 + (sign-extend)immediate <<2

　　==>跳轉(zhuǎn)指令

　　(13)j addr

　　111000addr[27..2]

　　功能：pc <{pc[31..28],addr[27..2],0,0}，轉(zhuǎn)移

　　(14)jr rs

　　111001rs(5位)未用未用reserved

　　功能：pc<-rs，轉(zhuǎn)移

　　==>調(diào)用子程序指令

　　(15)jal addr

　　111010addr[27..2]

　　功能：調(diào)用子程序，pc <- {pc[31..28],addr[27..2],0,0};<-pc+4，返回地址設(shè)置;子程序返回，需用指令 jr 。

　　==>停機指令

　　(16)halt (停機指令)

　　11111100000000000000000000000000(26位)

　　不改變pc的值，pc保持不變。