NaiveMIPS

重庆大学硬件综合设计项目。

本项目现在已经结束。本项目下的代码仅供参考，不保证任何正确性。本项目下的文档已经过时并很可能与实际情况不符。

整体架构

其中，Datapath与MMU之间使用虚拟地址，MMU与Cache之间和Cache与SRAM-Like-AXI桥之间使用物理地址，以上三者均使用SRAM-Like接口。而CPU整体对外使用AXI接口，并接受硬件中断。

数据通路

• 地址线：用蓝色表示，包含指令或数据的地址，可能包含该地址受否有效；
• 指令线：用紫色表示，包含解码之前或解码之后的指令；
• 数据线：用绿色表示，包含读写的数据，可能包含与之对应的使能和寄存器信息；
• 异常线：用红色表示，包含异常信息；
• 控制线：用黄色表示，包含停顿、刷新等流水线控制信号。

代号	含义
IF.A.1	将要执行的指令地址
IF.C.1	控制PC寄存器的停顿、刷新信号
IF.C.2	指令总线发出的停顿请求
ID.A.1	分支指令目标地址，以及该地址的有效性
ID.I.1	解码之前的指令
ID.I.2	解码之后的指令
ID.D.1	指令中的立即数（扩展之后）
ID.D.2	用于分支判断的寄存器数据（合并前推之后）
ID.D.3	向ID阶段前推的数据
ID.D.4	寄存器数据（合并前推之前）
ID.E.1	指令总线产生的异常
ID.E.2	译码器产生的异常
ID.E.3	CP0寄存器提供的中断异常
EX.D.1	向EX阶段前推的数据
EX.D.2	ALU操作数
EX.D.3	ALU写CP0寄存器（特权指令mtc0）
EX.D.4	ALU读CP0寄存器（特权指令mfc0）
EX.D.5	ALU运算结果
EX.E.1	ALU产生的异常
EX.C.1	多周期运算器发出的停顿请求
MM.A.1	访存地址
MM.A.2	异常处理入口地址，以及该地址的有效性
MM.D.1	访存或写回寄存器的数据
MM.D.2	异常处理写入CP0的数据
MM.E.1	数据总线产生的异常
MM.C.1	异常处理发出的刷新请求
MM.C.2	数据总线发出的停顿请求
WB.D.1	访存得到的数据
WB.D.2	写回寄存器的数据

模块设计

注：此处列出的模块仅包含在数据通路中出现的重要模块，具体实现时可根据需要添加模块。

顶层模块

模块名称	源文件路径	文档路径	主要功能	负责人
mips	src/mips/mips.v	doc/mips/mips.md	封装MIPS整体功能	WXY
sram_like_to_axi	src/mips/sram_like_to_axi.v		转换SRAM-Like至AXI	实验环境提供
mmu	src/mips/mmu.v	doc/mips/mmu.md	实现地址映射	ZHY/QXF
bus	src/mips/bus.v	doc/mips/bus.md	实现简单总线接口	WXY
gpr	src/mips/gpr.v	doc/mips/gpr.md	实现通用寄存器堆	ZHY/QXF
cp0	src/mips/cp0.v	doc/mips/cp0.md	实现CP0寄存器堆	ZHY/QXF

缓存模块

模块名称	源文件路径	文档路径	主要功能	负责人
cache	src/mips/cache/cache.v	doc/mips/cache/cache.md	实现缓存整体	WXY
cache_set	src/mips/cache/cache_set.v	doc/mips/cache/cache_set.md	实现缓存组	WXY
cache_line	src/mips/cache/cache_line.v	doc/mips/cache/cache_line.md	实现缓存行	WXY

数据通路

模块名称	源文件路径	文档路径	主要功能	负责人
datapath	src/mips/datapath/datapath.v	doc/mips/datapath/datapath.md	封装数据通路	WXY
control	src/mips/datapath/control.v	doc/mips/datapath/control.md	实现流水线控制器	WXY
forward	src/mips/datapath/forward.v	doc/mips/datapath/forward.md	实现流水线数据前推功能	WXY

IF阶段

模块名称	源文件路径	文档路径	主要功能	负责人
if	src/mips/datapath/if/if.v	doc/mips/datapath/if/if.md	封装取值阶段	ZHY
pc	src/mips/datapath/if/pc.v	doc/mips/datapath/if/pc.md	实现PC寄存器	ZHY

ID阶段

模块名称	源文件路径	文档路径	主要功能	负责人
id	src/mips/datapath/id/id.v	src/mips/datapath/id/id.md	封装译码阶段	QXF
branch	src/mips/datapath/id/branch.v	doc/mips/datapath/id/branch.md	处理分支指令	WXY
decode	src/mips/datapath/id/decode.v	doc/mips/datapath/id/decode.md	实现指令译码	WXY
brcsrc	src/mips/datapath/id/brcsrc.v	doc/mips/datapath/id/brcsrc.md	准备分支指令处理的操作数	QXF

EX阶段

模块名称	源文件路径	文档路径	主要功能	负责人
ex	src/mips/datapath/ex/ex.v	doc/mips/datapath/ex/ex.md	封装执行阶段	WXY
mulalu	src/mips/datapath/ex/mulalu.v	doc/mips/datapath/ex/mulalu.md	实现多周期ALU	WXY
sglalu	src/mips/datapath/ex/sglalu.v	doc/mips/datapath/ex/sglalu.md	实现单周期ALU	ZHY/QXF
alusrc	src/mips/datapath/ex/alusrc.v	doc/mips/datapath/ex/alusrc.md	准备ALU的操作数	ZHY

MM阶段

模块名称	源文件路径	文档路径	主要功能	负责人
mm	src/mips/datapath/mm/mm.v	doc/mips/datapath/mm/mm.md	封装访存阶段	WXY
except	src/mips/datapath/mm/except.v	doc/mips/datapath/mm/except.md	实现异常处理	WXY
memctl	src/mips/datapath/mm/memctl.v	doc/mips/datapath/mm/memctl.md	控制访存	ZHY

WB阶段

模块名称	源文件路径	文档路径	主要功能	负责人
wb	src/mips/datapath/wb/wb.v	doc/mips/datapath/wb/wb.md	封装写回阶段	QXF
regsrc	src/mips/datapath/wb/regsrc.v	doc/mips/datapath/wb/regsrc.md	准备写回寄存器的数据	QXF