设计一款高性能的五级流水线MIPS架构CPU，旨在通过优化指令执行流程，提升执行速度和吞吐率。核心关注点在于解决数据、结构和控制相关的复杂性，确保流水线的连续性，实现指令的无缝并行处理。
流水线结构: 该CPU支持多指令集，采用五级流水线设计，包括取指、译码、执行、访存和回写阶段，以实现指令的高效并行执行。
指令系统: 采用R/I/J指令格式，内置32个通用/浮点寄存器，涵盖了基本的算术操作（如加、减、与、除）、数据移动（加载/存储）以及分支控制（如跳转）。举个例子，设计了10数累加求平均数的指令，体现了指令集的实用性和灵活性。
模块详解: 如寄存器堆（RF）作为执行指令所需寄存器的存储空间，分为读取和写入端口；数据存储器（DM）作为RAM型存储器，处理数据读写操作；算术逻辑单元（ALU）执行算术逻辑运算，其控制信号（F）决定了运算类型。
控制与数据通路: 主控制器（CU）根据指令计算控制信号，通过5级数据通路，包括指令寄存器（IM）、数据扩展模块（EXT）、执行单元（EX_MEM）、内存写回（MEM_WB）和暂存寄存器（暂存于流水线中），确保信息在各阶段的顺畅传递。
相关性管理: 通过相关控制器，精确检测和处理指令执行中的结构相关性和数据相关性。遇到暂停指令时，清空流水线（PC使能端置零）；对于分支指令，通过提前决策来减少性能损失。
仿真验证: 通过Modelsim进行严格的仿真，确保指令正确执行，寄存器值变化和控制信号调整均符合预期，证明了相关性问题的有效解决。
参考资料丰富，包括唐朔飞的《计算机组成原理》和高小鹏的《计算机组成与实现》等权威教材，为设计提供了坚实的基础。
附录：CPU结构图和顶层文件的关键代码片段，展示了设计的精妙之处和实现细节。