实现一个CPU（序）

　　之前我看了一些体系架构方面的书籍和资料，现在感到有些手痒。因此计划自己动手实现一个CPU，在板子上跑起来。

　　计划采用MIPS指令集架构，采用哈佛结构，设置独立的指令和数据存储器，支持R、I、J类型指令，支持异常处理，采用五级流水实现。

 

　　MIPS的经典五级流水划分包括 取指（Fetch）、译码（Decode）、执行（Excute）、存储（Memory）、写回（Writeback）。五个阶段的意义分别是

　　取指：从指令存储器读出指令，同时确定下一条指令地址。

　　译码：对指令进行译码，从通用寄存器中读出要使用的寄存器，如果指令中含有立即数，还需要对立即数进行符号扩展或无符号扩展。如果是转移指令，并且满足转移条件，需要给出转移目标，作为新的指令地址。

　　执行：按照译码阶段给出的操作数、运算类型，进行运算，给出运算结果。如果是Load/Store指令，那么还会计算Load/Store的目标地址。

　　存储：如果是Load/Store指令，那么本阶段会访问数据存储器，反之，只是将执行阶段的结果向下传递到回写阶段。同时，在此阶段还要判断是否有异常需要处理，如果有，那么会清楚流水线，转移到异常处理例程入口进行执行。

　　回写：将运算结果保存会目标寄存器。

 

　　在实现微架构的过程中，计划并不是一次性全部实现，而是采用增量模型的方法，先实现部分指令，再在此基础上逐步增加指令集的实现。这样也能在实践的过程中不断反思所学。