CPU设计六日行——第二日（菜鸟福音）

第二步：确定目标指令集 (了解本次CPU设计需要实现的目标指令集的20条指令的格式，功能与数据通路)

一、20条目标指令大致了解：

1、本实验所需要实现的20条MIPS指令：（指令功能也就是意义这一列已给出）

2、MIPS指令集的指令格式（根据格式内容可判断上表20条指令分别属于哪一种类型的指令）

其指令格式只有3种（右边是老师给的指导书内容，左边稍微详细一丢丢，图下面给出一些解释帮助理解）

R（register）类型的指令从寄存器堆中读取两个源操作数，计算结果写回寄存器堆。

I（immediate）类型的指令使用一个16位的立即数作为源操作数。

J（jump）类型的指令使用一个26位立即数作为跳转的目标地址。

op（opcode）是指令操作码

rs（register source）是源操作数的寄存器号

rd（register destination）是目的寄存器号

rt（register target）即可作为源寄存器号，也可作为目的寄存器号，由具体的指令决定。

func（function）可被认为是扩展的操作码。

sa（shift amount）由移位指令使用，定义移位位数。

immediate是16位立即数，使用之前由指令进行0扩展或符号扩展。

26位target由jump指令使用，用于产生跳转的目标地址。

3、20条指令分类介绍（根据操作的不同进行分类加深理解）

3.1计算类指令

该类指令用于执行算术操作，乘除，逻辑操作和对寄存器进行移位操作。这类指令有寄存器类型和立即数类型两种，前者使用两个源寄存器的值作为源操作数，立即数类型使用一个寄存器和立即数作为源操作数。根据操作的不同，分为4种：

（1）ALU立即数指令（这20条中有addi,andi,ori,xori）

（2）3操作数指令(这20条中有第一到五条）

（3）移位指令（这20条中有sll,srl,sra）

（4）乘除指令（20条中暂时没有）

3.2 Load/Store指令

都为立即数类型，用来在存储器和通用寄存器之间的储存和装载数据。整个指令集只有该类指令访问内存。其他指令都是在寄存器之间运行，所以指令的执行速度较高。其指令总共有14条（lb,lbu,lh,lhu,ll,lw,lwl,lwr,sb,sc,sh,sw,swl,swr）。本次实现lw与sw。注：以“l”开头为加载指令，以“s”开头为存储指令。指令用于从存储器中读取数据或者将数据保存在存储器中。

lw：（lw rt,offset(rs)）用于从一个指定的地址加载一个word类型的值到一个寄存器rt中

sw：（sw rt offset(rs)）用于将源寄存器中的值存入指定的地址。

3.3 跳转/分支指令（jump&branch）：用来改变程序流。

jump指令：格式就是jr，j，jal这几种

branch指令：

还有（寄存器传送指令，专用指令，协处理器指令，系统控制协处理器指令这几种。本处不做说明。感兴趣的可以去网上搜索学习）

第三步：确定自己本次实验的CPU设计的大致思路