位cpu綜合設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-01-03 13:45 本頁(yè)面
【正文】 增性寄存器間接尋址表明轉(zhuǎn)移地址，并且指定寄存器為SP，即尋址方式(SP)+，則從堆棧中取出返回地址，然后SP+1。③ 轉(zhuǎn)子指令JSP執(zhí)行JSP指令時(shí)，首先將返回地址壓棧，然后按照尋址方式找到轉(zhuǎn)移地址，把t它送PC中。綜上，得到我們的設(shè)計(jì)指令為： ⑴ LDR Ri，D格式 7 4 3 2 1 00 0 0 0Ri不用D功能： Ri←M（D）（2） STR Ri，D格式 7 4 3 2 1 00 0 0 1Ri不 用D功能： M（D）←（Ri）（3） ADD Ri，Rj格式 7 4 3 2 1 00 0 1 0RiRj功能： Ri ←（Ri）＋ （Rj）（4） SUB Ri，Rj格式 7 4 3 2 1 00 0 1 1RiRj功能： Ri ←（Ri）－ （Rj）（5） AND Ri，Rj格式 7 4 3 2 1 00 1 0 0RiRj功能： Ri ←（Ri）∧ （Rj）（6） OR Ri，Rj格式 7 4 3 2 1 00 1 0 1RiRj功能： Ri ←（Ri）∨ （Rj）（7） MUL Ri，Rj格式 7 4 3 2 1 00 1 1 0RiRj功能： Ri ←（Ri） （Rj）（8） 轉(zhuǎn)移指令格式 7 4 3 2 1 00 1 1 1條件不 用D功能： 條件碼 00 無(wú)條件轉(zhuǎn)移 PC ← D01 有進(jìn)位轉(zhuǎn)移 PC ← D10 結(jié)果為0轉(zhuǎn)移 PC ← D11 結(jié)果為負(fù)轉(zhuǎn)移 PC ← D⑼ IN Ri，M j格式 7 4 3 2 1 01 0 0 1RiMj其中M j為設(shè)備地址，可以指定四種外圍設(shè)備，當(dāng)M j=01時(shí)，選中實(shí)驗(yàn)箱的二進(jìn)制代碼開(kāi)關(guān)。功能： Ri ← （M j） ⑽ OUT Ri，M j格式 7 4 3 2 1 01 0 1 0RiMj當(dāng)M j=10時(shí)，選中實(shí)驗(yàn)箱的顯示燈。功能： （M j）← Ri⑾ HALT（停機(jī)指令）格式 7 4 3 2 1 01 0 1 1不用不用功能：用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)。3 運(yùn)算器的設(shè)計(jì)運(yùn)算部件是CPU內(nèi)部的重要組成部分，它起到至關(guān)重要的作用。在此，我們暫不涉及運(yùn)算器的具體設(shè)計(jì)，僅是利用以往實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果，利用已有的芯片來(lái)完成我們需要的運(yùn)算功能。在此我們借用SN74181，利用它來(lái)完成我們需要的功能。 SN74181概述如下所示。圖1 SN74181的引腳框圖：1）A0～A3:4位二進(jìn)制數(shù)A2）B0～B3:4位二進(jìn)制數(shù)B3）F0～F3:運(yùn)算結(jié)果4）S0～S3:狀態(tài)控制信號(hào)，控制運(yùn)算類(lèi)型，控制16中運(yùn)算。5）M:運(yùn)算選擇 M=1 邏輯運(yùn)算；M=0 算術(shù)運(yùn)算。SN74181功能表表3 工作方式選擇S3S2S1S0邏輯運(yùn)算M=1算術(shù)運(yùn)算M=00000A’A減10001(AB)’AB減10010A’+BAB’減10011邏輯1全10100(A+B)’A加(A+B’)0101B’AB加(A+B’)0110(AB)’A加B’0111A+B’A+B’1000A’BA加（A+B）1001ABA加B1010BAB’加(A+B)1011A+BA+B1100邏輯001101AB’AB加A1110ABAB’加A1111AA ALU的組成通過(guò)74181可以形成相應(yīng)的進(jìn)位邏輯，組成相應(yīng)的ALU。(1) 組間串行進(jìn)位的ALU圖1(2) 組間并行進(jìn)位的ALU圖2運(yùn)算器的組織如圖：移位器ALU鎖存器1鎖存器2R0…Rn+1MS0…S3 圖34 數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)的建立綜合以上的相關(guān)知識(shí)，我們知道，總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的內(nèi)容包含確定各種不見(jiàn)的設(shè)置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，就可以擬出各種信息傳送路徑，以及為實(shí)現(xiàn)這些傳送所需要的命令。數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)了如圖：移位器 ALU選擇器A選擇器BR0R1R2R3CDMARMDRIRPCSPPSWR0…R3C,D,SP,PCR0…R3C,D,PSW,MDR 圖4 部件設(shè)置⑴ 寄存器① 可編程寄存器R0(000),R1(001),R2(010),R3(011),PSW(101),SP(100),PC(111)。它們都設(shè)置3位編號(hào)，供CPU變成訪問(wèn)。② 暫存器C,D取源操作數(shù)地址或者源操作數(shù)時(shí)，使用寄存器C，讀目的操作數(shù)地址或著謎底操作數(shù)時(shí)，使用寄存器D。③ 指令寄存器IR為了提高取指令的速度，把指令從主存讀出以后，經(jīng)數(shù)據(jù)總線直接置入IR。④ 與主存的借口寄存器MAR,MDRCPU訪問(wèn)主存的地址由地址寄存器MAR提供，而MDR則用來(lái)暫存CPU與主存之間要交換的數(shù)據(jù)，其實(shí)就是一個(gè)中轉(zhuǎn)效果。⑵ 運(yùn)算部件① ALU部件ALU部件采用SN74181。② 輸入邏輯輸入有兩個(gè)選擇器A,B,它們都有八選一功能。通用寄存器和暫存器既可以送往A，也可以送往B，但是PC和SP只能送往A，PSW和MDR只能送往B。ALU輸出設(shè)置一個(gè)移位器，③ 輸出邏輯ALU輸出設(shè)置一個(gè)移位器，利用對(duì)應(yīng)位的連接關(guān)系實(shí)現(xiàn)直傳，左移，右移。 總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)⑴ 內(nèi)總線單向內(nèi)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配，寄存器在邏輯上分立。⑵ 系統(tǒng)總線CPU通過(guò)系統(tǒng)總線也外界相連，但是為了簡(jiǎn)化，讓CPU直接連到總線上，不考慮信號(hào)的轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展。 各類(lèi)信息的傳送路徑⑴ 指令信息的傳送指令由主存讀出，送人指令寄存器IR：M → 數(shù)據(jù)總線 → IR。 ⑵ 地址信息的傳送地址信息包還指令地址，順序執(zhí)行的后繼指令地址，轉(zhuǎn)移地址和操作數(shù)地址等四類(lèi)。 ① 指令地址指令地址從PC取出，送人MAR：PC → 選擇器 → A → ALU → 移位器 → 內(nèi)總線 → MAR。② 順序執(zhí)行的后繼指令地址現(xiàn)行指令地址PC + 1，得到后繼指令地址
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1