# MIPS_CPU

**Repository Path**: wangqiyuejava63/MIPS_CPU

## Basic Information

- **Project Name**: MIPS_CPU
- **Description**: 支持MIPS指令集（子集）的CPU，用vivado工程实现。
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-04-11
- **Last Updated**: 2025-04-30

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

## 单周期CPU，支持MIPS指令集

### 环境
Vivado 2019

### 设计方案
单周期CPU，任何时候读，下降沿写

不采用多周期方案，太复杂了。

### 效果
#### 减法 sub
![alt text](sub.png)

#### 加法add，减法sub，与运算and
![alt text](add_sub_and.png)

#### 或运算or, 小于置零slt
![alt text](or_slt.png)

##### slt指令改正

之前对 slt 的理解错误了

应该是小于置1，用法见下图
![](slt指令格式.png)

ALU.v 正确代码
```
module ALU(
    input wire [31:0] srcA,      // 32位输入A
    input wire [31:0] srcB,      // 32位输入B
    input wire [2:0] ALUControl, // 3位控制信号
    output reg [31:0] ALUResult, // 32位结果
    output wire Zero            // 结果是否为0
);

    // 根据控制信号执行不同的操作
    always @(*) begin
        case (ALUControl)
            3'b010: ALUResult = srcA + srcB; // 加法
            3'b110: ALUResult = srcA - srcB; // 减法
            3'b000: ALUResult = srcA & srcB; // 与运算
            3'b001: ALUResult = srcA | srcB; // 或运算
            3'b111: ALUResult = (srcA < srcB) ? 32'b1 : 32'b0; // slt运算
            default: ALUResult = 32'b0; // 默认为0
        endcase
    end

    // 设置Zero信号
    assign Zero = ALUResult == 32'b0 ? 1 : 0;
endmodule
```

而之前是没有这一行的
```
 3'b111: ALUResult = (srcA < srcB) ? 32'b1 : 32'b0; // slt运算
```

遇到slt指令，会直接走default分支，获得 ALUResult = 0



#### beq指令
![alt text](beq.png)


##### beq指令改正:
正确代码
```
assign PCBranch = (SignImmOut<<2) + PCPlus4;//注意！ + 的优先级高于 <<
```

错误代码

之前beq指令的代码是 

```
assign PCBranch = SignImmOut<<2 + PCPlus4;
```

没有考虑到优先级问题，使得加法在移位之前操作了

但是由于当时 PCPlus4的值是0x20，也就是32

而SignImmOut的值是-8，也就是 0xfffffff8, 左移34位以后，还是0

而预期的正确结果 PCBranch = (SignImmOut<<2) +　PCPlus4 = (0xfffffff8 << 2) + 0x20 = -32 + 32 = 0

两者值是相同的，所以误打误撞，导致我误以为beq已经可以正确执行了，在这里我要记录一下。


#### sw lw
sw存储字指令，lw加载字指令
![alt text](sw_lw.png)

#### jump 无条件跳转指令
![alt text](jump.png)

### 已完成的指令

| 指令 | 是否完成 |
| -----| ------|
| add  | √ |
| sub  | √|
| and | √|
|or|√|
|slt|√|
| addi |√ |
| j | √|
|beq | √|
|bge| |
|bgt| |
|blt| |
|ble| |
| sw| √|
|lw|√|