MIPS寄存器文件设计实验

实验目的

学生了解 $\text{MIPS}$ 寄存器文件基本概念，进一步熟悉多路选择器、译码器、解复用器等 $\text{Logisim}$ 组件的使用，并利用相关组件构建 $\text{MIPS}$ 寄存器文件。

主要任务

利用 $\text{Logisim}$ 平台构建一个简化的MIPS寄存器文件，内部包含 $4$ 个 $32$ 位寄存器。$R_1\#$ 为第 $1$ 个读寄存器的编号，$R_2\#$ 为第 $2$ 个读寄存器的编号。$W\#$ 为写入寄存器编号， $Din$ 为写入数据， $WE$ 写使能信号，为 $1$ 时在 $CLK$ 上跳沿将 $Din$ 数据写入 $W\#$ 寄存器。 $CLK$ 为时钟信号，上跳沿有效。 $RD_1$ 为 $R_1\#$ 寄存器的值， $RD_2$ 为 $R_2\#$ 寄存器的值， $\text{MIPS}$ 寄存器文件中 $0$ 号寄存器的值恒零。

实验原理

$W\#$ 通过译码器后，可得到写入寄存器编号，连接写入寄存器的一端成为高电平。

对于一个编号为 $X$ 的寄存器，当且仅当写使能信号为 $1$ 且写入寄存器编号为 $X$ 时，该寄存器允许写入，可以此作为寄存器不忽略信号的标志。
由于 $0$ 号寄存器的值恒零，因此 $0$ 号寄存器输入端为常量 $0$ ，其余寄存器输入端为 $Din$ 。
为得到 $RD_1$ ，可将所有寄存器的输出信号输入多路选择器，根据读寄存器编号$R_1\#$ 选择一个结果输出；同理可得到 $RD_2$ 。