# P3 课上测试游记

想要完成 P3 课上，请务必保证熟悉单周期 CPU 的数据通路，同时课下一定要尝试自行添加一些指令，比如 jal 和 jr 以及 lb 和 sb

# T1 添加 bezal 指令

指令的意思是 branch if equal to zero and link

指令格式

操作

if (GPR[$rt] == 0)
	NPC <- GPR[$rs]
	GPR[$ra] <- PC + 4
else
	NPC <- PC + 4

解法

• ALU 增加一位输出，判断 $rt 是否为 0，把这一位连到 NPC 和 CTRL 上
• GRF 读出的 RD1 连到 NPC 上（如果课下搭过 jr ，那这一步已经做过了）
• NPC 根据信号判断是否跳转到 GPR[$rs]
• CTRL 根据信号判断 GPR 的写使能 WE 是否为 1（即是否把 PC + 4 写到 $ra 里面）（这一条我刚开始没加，就意味着每一次执行到 bezal ，不管是否相等，都会往 $ra 里面写入 PC+4 ，但是自己测试根本看不出，调了 20+min...）

# T2 添加 slo 指令

指令的意思是 shift left and or

这一题出的就比较灵活了

指令格式

操作

GPR[$rd] <- GPR[$rd]<<shamt | 1*{shamt}

（翻译成大白话）把 $rt 里的值左移 shamt 位，左移出来的位填 1，把这个数存到 $rd

解法

• 首先明确只需要在 ALU 和 CTRL 中修改
• 下面是非常暴力的做法
• 首先利用 Bit Shifter 把 GPR[$rd] 左移 shamt 位
• 然后再利用 Bit Shifter 把 32'b1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000 算术右移 shamt-1 位
• 再把上述结果利用 Bit Shifter 循环左移 shamt 位
• 得到了 32'b0000...00111...1 （后面有 shamt 个 1）
• 然后两者取按位或运算得到答案

# T3 添加 lwor 指令

指令的意思就是是 load word

指令格式

操作

Addr <- [GPR[base] + sign_extend(offset) + rt*4] & 0x7c
GPR[rt] <- Memory[Addr]

注意区分 rt 和 $rt ，前者代表 rt 的地址，后者代表 GPR($rt)

解法

• 首先明确需要修改的是 ALU 和 CTRL（注意，其实本题不需要对 DM 做任何改动）
• 把操作中描述的那一堆运算扔给 ALU 做，输出 C 就连接 DM 的地址
• 注意再做 rt*4 的时候先扩展到 32 位再移位，否则可能会溢出？

# T4 选择题

第一题是挑错，找 beq 和 jal 实现中的错误，位扩展、与门和或门用错了

第二题是问 subiu 和 addiu 是否等价，貌似补码表示时负数比正数能多表示一个数，所以我选的不等价对了，但是不知道是不是这个原因

# 提答

• 就是解释你的设计，然后问一下调试时的问题

# 一些提示

课上第一题前几个点好像只有课下添加的指令，如果这些错了也许是意味着课下的设计有问题，可能还要调试一会...