Rong晔大佬教程学习（1）：背景与项目设计目标

　　riscv实际上是一种ISA的指令集，而处理器的设计的基本结构是不变的（如下所示），其区别在于所选用的指令集的类型，一般有ARM、RISCV、MIPS等，采用了不同的引擎，那么车的外观、系统等也会随之发生变化。

　　采用RISCV，是因为它简洁、开源、明了，确定处理器设计的指令集后，我们还要对其进行硬件设计，因为指令又不是虚空的，不可能凭空就执行某一项操作，例如我们要进行加法运算，那就必须要有一个加法器来实现，而加法器的实现，就需要用到我们之前所学的硬件描述语言。

　　要设计一款处理器，最重要是理解处理器的结构，同时理解每一个模块的作用，因此，本项目设计的处理器是单周期、单指令（add）的非常简单的处理器。

　　开始设计处理器之前，首先对指令集进行讲解：RV32/64代表它是32位/64位的指令集，后面加上的IEMFDACQ代表每一种模块，其中RV32I是最简单、最基本的整数指令集，

　　之前我们说的，设计的处理器只是单指令（add）的，而要通过add的指令测试，我们其实需要总共设计五个指令，分别是：

　　1.ADD：R型，寄存器加法，将两个寄存器值相加；

　　2.ADDI：I型，立即数加法，将一个寄存器值和一个立即数相加；

　　3.BNE：B型，分支跳转，如果两个数不相等则进行一个指令的跳转；

　　4.JAL：J型，跳转和链接，跳转指令，同时将下一个指令的地址存储下来；

　　5.LUI：U型，高位立即数加载，将一个立即数作为高位存在寄存器中。

　　在了解了指令后，我们需要了解处理器的结构，RISCV处理器是典型的哈弗结构：特征是指令存储和数据存储分离

　　该项目实现的处理器结构如下：

　　其中：

　　1.inst_mem和data_mem分别代表指令存储器和数据存储器，由于该项目没有设计数据的存储，因此data_mem暂时没有用上；

　　2.pc_reg：决定读哪一条指令；

　　3.ctrl：分析指令，进行译码；给其他模块提供控制信号、地址信号和立即数值；

　　4.reg_file：存储器堆；

　　5.imm_gen：立即数扩展；从指令中取出的立即数不能直接用，需要根据指令结构的不同扩展为不同的32位立即数值，这个才是我们真正运算的数；

　　6.ALU（arithmetic and logic unit）：运算模块，使用寄存器值和立即数值进行相应的算数运算；

　　5.由于不涉及数据存储，因此ALU计算结果会写会寄存器堆中;

　　6.运算结束后还会有一些信号流回pc_reg中，从而确定下一条执行的指令。