在现代计算机科学教育中，计算机组成与设计是一门基础且核心的课程，通常要求学生不仅理解计算机硬件的基本组成，还要掌握计算机各部件如何协同工作以及如何设计一个CPU。武汉大学开设的计算机组成与设计课程，将理论与实践紧密结合，通过课程设计的方式，让学生深入学习MIPS单周期和流水线CPU设计，以此来加深对计算机体系结构的理解。 MIPS架构是一种精简指令集计算机（RISC）架构，它的特点是简单、高效，易于教学和研究。在MIPS架构中，单周期CPU和流水线CPU是两种常见的CPU实现方式。单周期CPU设计中，每个指令都在一个时钟周期内完成，这意味着每个指令的执行时间是固定的，它简化了处理器的设计，但会降低处理器的运行频率。而流水线CPU则是通过将指令的执行过程分解成多个阶段，并在每个时钟周期内并行处理不同指令的不同阶段，从而提高了CPU的性能。 在设计CPU时，首先需要对MIPS架构的指令集有充分的理解，了解各种指令的执行过程和所需的硬件资源。接着，设计者需要设计一个指令存储器（Instruction Memory），用于存放要执行的指令；一个数据存储器（Data Memory），用于存放数据；以及算术逻辑单元（ALU），用于执行算术和逻辑运算。对于单周期CPU，所有这些组件必须在同一个时钟周期内完成一个指令的全部操作。 对于流水线CPU设计，问题变得更加复杂。需要考虑流水线的级数，包括取指、译码、执行、访存和写回等阶段，以及如何处理数据冲突、控制冲突和结构冲突等问题。流水线设计的目标是最大化指令的吞吐率，尽可能避免流水线的停滞。在设计中，必须考虑到流水线寄存器的插入、转发逻辑（forwarding logic）的实现以及冲突检测机制等关键部分。 在武汉大学的课程设计中，学生可能需要使用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来实现他们的CPU设计。通过编写代码来描述硬件的行为，然后通过硬件仿真软件进行验证和测试。这样的实践不仅加深了学生对CPU工作原理的理解，还锻炼了他们解决实际工程问题的能力。 该课程设计还可能要求学生完成相关的实验报告，记录他们的设计过程、实验结果和分析。通过这种方式，学生可以系统地总结学到的知识，并提升自己的表达能力。最终，这些工作将有助于学生建立起对计算机硬件设计的直观认识，为未来在计算机工程领域的深入学习和工作打下坚实的基础。 武汉大学计算机组成与设计课程的MIPS单周期和流水线CPU设计部分，不仅仅是让学生掌握CPU的设计方法，更重要的是通过这种实践活动，培养学生的系统思维和解决复杂工程问题的能力。这不仅对计算机专业的学生至关重要，也对那些希望在高科技领域发展的学生有着长远的意义。

RISC-V五级流水线CPU开发详解：从单周期到多周期，支持rv64i指令集与CSR寄存器，附测试平台与文档,RISC-V五级流水线CPU开发详解：从单周期到多周期，支持rv64i指令集与CSR寄存器，附测试平台与文档,Riscv五级流水线64位cpu，systemverilog编写，指令集rv64i，支持csr寄存器，可跑通dhrystone测试。 支持2bit饱和分支预测 本包括: 1.rv64单周期Cpu 2.rv64多周期Cpu 3.rv64五级流水线Cpu，支持数据前递 4.上述cpu的测试平台(可跑通dhrystone测试) 5.一份五级流水线cpu的详细说明文档 从单周期cpu到多周期cpu到五级流水线，支持csr ，适合riscv的深入学习。 ,核心关键词：Riscv；五级流水线；64位cpu；SystemVerilog；指令集rv64i；csr寄存器；dhrystone测试；2bit饱和分支预测；单周期Cpu；多周期Cpu；测试平台；详细说明文档。,基于Riscv架构的五级流水线64位CPU设计与实现：从单周期到多周期的深入探索

在计算机科学领域，CPU（中央处理器）是计算机系统的核心组件，负责执行指令并控制硬件操作。流水线技术是现代CPU设计中的一个重要概念，它通过将指令执行过程分解为多个独立阶段，实现指令间的重叠执行，从而提高处理器的吞吐率。本课程设计主要关注的是在VIVADO环境下如何构建一个基于MIPS架构的流水线CPU，并解决在流水线中可能出现的三种冒险问题。 VIVADO是一款由Xilinx公司开发的硬件描述语言综合工具，主要用于FPGA（现场可编程门阵列）的设计和实现。它提供了一个完整的流程，包括设计输入、逻辑综合、布局布线、仿真验证以及硬件编程等，使得开发者能够高效地创建、优化和验证复杂的数字系统。 在这个课程设计中，我们将使用VIVADO来实现一个MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）架构的CPU。MIPS是一种精简指令集计算机（RISC）架构，以其简洁高效的指令集和流水线设计而闻名。它的指令执行过程被划分为取指、解码、执行、内存访问和写回五个阶段。 在流水线CPU设计中，可能会遇到三种类型的冒险：数据冒险、控制冒险和结构冒险。数据冒险是指指令间的依赖关系导致的数据冲突；控制冒险是由于分支或跳转指令引起的流水线乱序；结构冒险则源于硬件资源的共享冲突。解决这些冒险的方法各有不同： 1. 数据冒险：通常通过插入旁路（bypassing）电路来解决，它允许前一条指令的结果在未写入寄存器之前直接传递给后续指令使用。 2. 控制冒险：通常采用动态分支预测和分支目标缓冲器来提前确定分支目标，减少因分支延迟而导致的停顿。 3. 结构冒险：可以通过改进硬件设计，如增加专用通路或使用多级队列，避免资源冲突。 在VIVADO中，我们首先需要编写Verilog或VHDL代码来描述CPU的逻辑功能，然后使用VIVADO的综合工具将其转换为逻辑门级表示。接着，进行布局布线，分配FPGA上的物理资源。通过仿真验证确保设计正确无误后，下载到FPGA硬件中运行。 这个课程设计不仅涵盖了计算机组成原理的基础知识，还涉及到VIVADO工具的使用技巧，对理解硬件描述语言、FPGA设计流程以及CPU流水线原理有极大的帮助。代码可以直接运行，便于学习者快速上手并进行实践操作。在学习过程中，遇到任何问题都可以随时提问，作者承诺会给予及时的回应和支持。

- 本资源为武汉大学计算机学院 计算机组成与设计课程实验项目 - 基于riscv流水线CPU设计的Verilog实现 - 主要实现了以下指令集： S1={sb, sh, sw, lb, lh, lw, lbu, lhu} S2={add，sub，xor, or, and, srl, sra, sll} S3={xori, ori, andi, srli, srai, slli} S4={slt, sltu, slti, sltiu} S5={jal, jalr} S6={beq, bne, blt, bge, bltu, bgeu} - 具有冒险检测与冲突解决功能 - 资源中存在Modelsim工程和Vivado工程

实验分块在压缩包内，包含所有.v源文件，有的有QuestaSim或Vivado仿真工程，含有单周期和流水线报告各4份，最终实验成绩满绩。

1. IFU（取指令单元） 2. GRF（通用寄存器组） 3. ALU（算术逻辑单元） 4. DM（数据存储器） 5. EXT(位数扩展器) 6. CMP(比较

本设计在RICSV的基础上用Verilog语言实现了流水线CPU设计，项目中包含了五级流水线各自的源文件和testbench文件。

清华大学电子系微机原理课程设计题目。4人合作完成。 包含CPU的VHDL、Verilog源代码、仿真文件、波形结果、系统框图、实验报告、以及一个简易汇编器的源代码和可执行文件。 Quartus仿真实现了32位RISC微处理器，支持数据处理（包括乘除法），数据传送，子程序调用，中断及跳转。时序仿真主频可达70MHz。 采用Tomasulo算法处理指令流水中的数据相关，并提出了一种对Tomasulo就够的改进。设计了Cache结构提高访存效率。

一个MIPS流水线CPU的设计

5段流水线CPU 这是华中科技大学“计算机组织原理”课程的课程设计。做一个5段流水线cpu；根据老师的指示。 ##这里是说明：