MIPS核心指令集：

指令集概括为3个指令类：

1. 存储器访问指令类

lw，sw等

2. 算术逻辑指令类

add，sub等

3. 转移指令类

beg，J等

指令的共同性

取指令，送PC值给Memory；

根据指令内容读取寄存器内容；

除了跳转指令J外，所有指令类都要使用ALU

指令的不同性

使用ALU后，依据指令不同，进行不同的操作：

—存储器访问指令（lw，sw）读写存储器（D-Cache）

—算术逻辑指令将ALU计算结果写入寄存器堆

—转移指令根据ALU比较结果转移到下一条指令地址

数据通路雏形

具有多路选择器和逻辑控制的处理器雏形

R型指令需要的寄存器堆

R型指令概括为需要两次读寄存器的地址，并且需要两个读数据总线；需要一次写寄存器地址和一个写数据总线。

下图是包含32个32位寄存器的寄存器堆，地址线5bit，数据线32bit。

适合于R型指令，I型指令的ALU

主要功能：地址操作和操作数的处理。根据控制线选择不同的逻辑运算。

用于LW和SW指令的数据存储器和符号扩展单元

要求数据存储器具有读口和写口，需要指定数据单元的地址。

16位的偏移量需要进行32位扩展形成数据存储器地址：

转移指令的操作单元

以Beq指令为例：

由于一个指令时32bit，4个字节，所以Offset需要左移两位（x4）

基于以上知识可以设计简单的单周期MIPS处理器。