BIT MIPS EXPERIMENTS DOC

本仓库文档是为北理工 MIPS 相关实验提供的实验参考手册

简介

为更好的方便北理工同学完成 MIPS 相关系列实验，特别提供本参考手册，通过本参考手册可以较好的完成相关实验。

具体实验代码仓库如下：https://github.com/bit-mips/bitmips_experiments。请将实验代码克隆至本地

git clone git@github.com:bit-mips/bitmips_experiments.git

MIPS 相关系列实验主要是针对计算机系统能力培养而制定的一系列相关实验，通过完成这些实验，逐步"进阶"，最终可以完成一个较完备的 MIPS CPU 的设计，并且可以参加龙芯杯比赛。同时，本文档及相关实验也适用于本校的计算机组成原理课程设计等课程，如有兴趣可以参考。

该系列实验的完成是一个循序渐进的过程，难度和深度逐渐增加，同时也会有相应的硬件部分和软件部分。

实验介绍及目录

• 实验一：跑马灯 & 数码管

  • 该实验主要目的是让读者对 Verilog 语言以及对 Vivado 工具的使用进行简单回顾，相对来说比较简单，读者需要完成一个跑马灯的设计和一个数码管显示的设计，能够通过仿真并且能够下板运行。如果对 Verilog 语言掌握的比较好了可以跳过此环节。
  • 先修理论课程：数字逻辑
  • 实验介绍
  • 跑马灯实验指导
  • 数码管实验指导

• 实验二：计算机组成原理系列小实验

  • 2.1 汉明校验码
  • 2.2 指令译码（MIPS 架构指令举例）
  • 2.3 并行加法器
  • 2.4 Booth 乘法
  • 2.5 加减交替除法
  • 先修理论课程：计算机组成原理

• 实验三：单周期 CPU

  • 从该实验就要接触简单的 CPU 设计了，读者需要完成一个简单的单周期 CPU 的设计，该单周期 CPU 需要支持规定的若干条简单指令，能够仿真通过测试用例，能够下板通过测试用例。
  • 先修理论课程：计算机组成原理，体系结构
  • 实验介绍
  • 单周期实验指导

• 实验四：多周期 CPU

  • 本实验是一个可选实验，读者可跳过直接实现流水线 CPU 的设计。多周期本身也是 CPU 设计的一种方式，设计过程相对流水线比较简单，感兴趣可以了解。
  • 先修理论课程：计算机组成原理，体系结构

• 实验五：简单流水线

  • 本实验是要求完成一个简单的流水线 CPU 的设计。完成此实验，读者应具备一个基本的经典五级流水线的设计能力。
  • 先修理论课程：计算机组成原理，体系结构
  • 实验介绍
  • 接口简介

• 实验六：算法小程序运行

  • 能够将数据结构或算法导论课上的一些简单算法用 C 语言实现，并使用交叉编译工具链将其编译成 MIPS CPU 可执行的文件，之后将小程序加载至自己实现的 CPU 上运行，由此了解软件是如何在硬件上工作的。
  • 先修理论课程：C 语言，数据结构，算法导论，计算机组成原理，体系结构

• 实验七：Cache 设计

  • 本实验进行一个简单的 cache 设计，能够对 cache 原理有一个认识。
  • 先修理论课程：计算机组成原理，体系结构
  • 实验介绍
  • Cache 实验指导

• 实验八：pmon 运行

  • 本实验要求能够将 pmon 软件运行至自己设计的 CPU 上。
  • 先修理论课程：C 语言，汇编与接口，计算机组成原理，体系结构

• 实验九：ucore 移植

  • 本实验要求能够将 ucore 操作系统移植至自己设计的 CPU 上。
  • 先修理论课程：C 语言，汇编与接口，数据结构，计算机组成原理，体系结构，操作系统

• 实验十：Linux 移植 [终极目标]

  • 本实验要求能够将 Linux 操作系统移植至自己设计的 CPU 上。
  • 先修理论课程：C 语言，汇编与接口，数据结构，计算机组成原理，体系结构，操作系统

• 其他相关文档
  • Vivado 下载及安装
  • Vivado 新建工程示例
  • Vivado 使用小技巧
  • IP 核介绍
  • 逻辑分析仪使用
  • 交叉编译工具链安装使用