实现了 单周期CPU 以及 流水线CPU，实现指令如下表
| 单周期 | |
|---|---|
| R-类型 | |
| add | (rd) ← (rs1) + (rs2) |
| sub | (rd) ← (rs1) - (rs2) |
| and | (rd) ← (rs1) & (rs2) |
| or | (rd) ← (rs1) | (rs2) |
| xor | (rd) ← (rs1) ^ (rs2) |
| sll | (rd) ← (rs1) << (rs2) |
| srl | (rd) ← (rs1) >> (rs2), 逻辑右移 |
| sra | (rd) ← (rs1) >> (rs2), 算术右移 |
| slt | (rd) ← ((rs1) < (rs2)), 有符号比较 |
| sltu | (rd) ← ((rs1) < (rs2)), 无符号比较 |
| I-类型 | |
| addi | (rd) ← (rs1) + sext(imm) |
| andi | (rd) ← (rs1) & sext(imm) |
| ori | (rd) ← (rs1) | sext(imm) |
| xori | (rd) ← (rs1) ^ sext(imm) |
| slli | (rd) ← (rs1) << shamt |
| srli | (rd) ← (rs1) >> shamt, 逻辑右移 |
| srai | (rd) ← (rs1) >> shamt, 算术右移 |
| slti | (rd) ← ((rs1) < sext(imm)), 有符号比较 |
| sltiu | (rd) ← ((rs1) < sext(imm)), 无符号比较 |
| lb | (rd) ← sext(Mem[(rs1) + sext(offset)][7:0]) |
| lh | (rd) ← sext(Mem[(rs1) + sext(offset)][15:0]) |
| lw | (rd) ← sext(Mem[(rs1) + sext(offset)][31:0]) |
| jalr | t ← (pc) + 4; (pc) ← ((rs1) + sext(offset)) & ~1; (rd) ← t |
| S-类型 | |
| sb | Mem[(rs1) + sext(offset)] ← (rs2)[7:0] |
| sh | Mem[(rs1) + sext(offset)] ← (rs2)[15:0] |
| sw | Mem[(rs1) + sext(offset)] ← (rs2)[31:0] |
| 多周期 | |
|---|---|
| R-类型 | |
| add | (rd) ← (rs1) + (rs2) |
| sub | (rd) ← (rs1) - (rs2) |
| and | (rd) ← (rs1) & (rs2) |
| or | (rd) ← (rs1) | (rs2) |
| xor | (rd) ← (rs1) ^ (rs2) |
| sll | (rd) ← (rs1) << (rs2) |
| srl | (rd) ← (rs1) >> (rs2), 逻辑右移 |
| sra | (rd) ← (rs1) >> (rs2), 算术右移 |
| slt | (rd) ← ((rs1) < (rs2)), 有符号比较 |
| sltu | (rd) ← ((rs1) < (rs2)), 无符号比较 |
| I-类型 | |
| addi | (rd) ← (rs1) + sext(imm) |
| andi | (rd) ← (rs1) & sext(imm) |
| ori | (rd) ← (rs1) | sext(imm) |
| xori | (rd) ← (rs1) ^ sext(imm) |
| slli | (rd) ← (rs1) << shamt |
| srli | (rd) ← (rs1) >> shamt, 逻辑右移 |
| srai | (rd) ← (rs1) >> shamt, 算术右移 |
| slti | (rd) ← ((rs1) < sext(imm)), 有符号比较 |
| sltiu | (rd) ← ((rs1) < sext(imm)), 无符号比较 |
| lb | (rd) ← sext(Mem[(rs1) + sext(offset)][7:0]) |
| lh | (rd) ← sext(Mem[(rs1) + sext(offset)][15:0]) |
| lw | (rd) ← sext(Mem[(rs1) + sext(offset)][31:0]) |
| jalr | t ← (pc) + 4; (pc) ← ((rs1) + sext(offset)) & ~1; (rd) ← t |
| S-类型 | |
| sb | Mem[(rs1) + sext(offset)] ← (rs2)[7:0] |
| sh | Mem[(rs1) + sext(offset)] ← (rs2)[15:0] |
| sw | Mem[(rs1) + sext(offset)] ← (rs2)[31:0] |
| B-类型 | |
| beq | if ((rs1) = (rs2)) (pc) ← (pc) + sext(offset) |
| bne | if ((rs1) ≠ (rs2)) (pc) ← (pc) + sext(offset) |
| blt | if ((rs1) < (rs2)) (pc) ← (pc) + sext(offset), 有符号比较 |
| bltu | if ((rs1) < (rs2)) (pc) ← (pc) + sext(offset), 无符号比较 |
| bge | if ((rs1) ≥ (rs2)) (pc) ← (pc) + sext(offset), 有符号比较 |
| bgeu | if ((rs1) ≥ (rs2)) (pc) ← (pc) + sext(offset), 无符号比较 |
| U-类型 | |
| lui | (rd) ← sext(imm[31:12] << 12) |
| auipc | (rd) ← (PC) + sext(imm[31:12] << 12) |
| J-类型 | |
| jal | (rd) ← (pc) + 4; (pc) ← (pc) + sext(offset) |
- 分支预测功能
采用静态分支预测，默认不进行跳转。同时将分支检测提前至译指令阶段，因此当需要进行跳转时，仅需要插入一次空周期即可完成跳转。
- 实现扩展指令
除24条基本指令之外，另外实现了11条扩展指令：slt、sltu、slti、sltiu、lb、lh、sb、sh、bltu、bgeu、auipc
- 流水线实现了外设功能
成功运行试验二中小彩灯的汇编代码
- 增加原器件复用
所有关于加法、减法、比较的操作，包括要求无符号运算和有符号运算，均复用加法器模块。加法器模块通过将31位操作数扩展至32位操作数，以及取反等操作，可以避免溢出并在运算的同时得到比较信号。
- 增加mask模块
在存储模块中新增mask模块，作为dmem IP核与外部电路的接口模块，可以成功进行存取半字、存取字节、无符号读出操作
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