基本模型計算機設(shè)計與實現(xiàn)-資料下載頁
2025-06-29 23:12本頁面
【正文】 08H00H 09H00H 0AH34HDB 34H被加數(shù)0BHXXH求和結(jié)果 中的第一條指令I(lǐng)N 是一條輸入指令。它需要兩個CPU 周期，其中取指令階段需要一個CPU 周期，執(zhí)行指令階段需要一個CPU 周期。（1）取指令階段CPU 的動作如下：① 指令程序計數(shù)器PC 的內(nèi)容00H 裝入地址寄存器AR。② PC 的內(nèi)容加1，變成01H，為取下一條指令做好準(zhǔn)備。③ 地址寄存器AR 指向內(nèi)存00H 單元，取出此單元中的內(nèi)容“00H”，傳送到數(shù)據(jù)總線。④ 00H 單元的內(nèi)容00H 傳送到寄存器IR。⑤ IR 中的內(nèi)容送到指令譯碼器ID 進行譯碼。⑥ 譯碼結(jié)果送操作控制器（時序發(fā)生器）。⑦ 操作控制器識別出是一個輸入指令，于是輸出控制命令。取指令階段結(jié)束。（2）執(zhí)行指令階段CPU 的動作如下：⑧ 操作控制器送出控制信號給輸入單元，打開輸入三態(tài)門，輸入數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線。⑨ 將輸入的數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)寄存器R0。至此，IN 指令執(zhí)行完畢。 模型CPU 的硬件仿真在在硬件上進行測試時，首先要進行波形仿真，在仿真的過程中可以發(fā)現(xiàn)存在的問題，及時的進行解決，這樣可以減少在實際的硬件測試時的麻煩。給各個輸入的信號適合的激勵波形，然后開始啟動仿真。仿真波形如下： 圖 41仿真波形 （1） 按 1 次系統(tǒng)復(fù)位鍵 8，并置鍵 8 為高電平，使 CPU 允許正常工作； （2）控制開關(guān)（鍵鍵3）設(shè)置為SWB、SWA=1,1，處于程序執(zhí)行方式， 控制臺：RP （11） ； （3）通過鍵鍵1 輸入運算數(shù)據(jù)，如56H， （4）然后每按鍵7兩次產(chǎn)生一個STEP單步脈沖，跟蹤機器指令和微指令程序的執(zhí)行。執(zhí)行軌跡如表所示。 STEPMCPCIRuA0101811000230201800100010301ED820102第一次取指 PC_B、LDAR、LDPC（pc+1）、取指令的操作碼0400C048010010LDIR將指令送入指令寄存器05001001010001鍵3，鍵4的值被輸入R00601ED82020002第二次取指 PC_B、LDAR、LDPC（pc+1）0700C048021011LDIR將指令送入指令寄存器0801ED83031003和指令00ED82的功能一樣不過這次去的是指令的地址碼 取第二條指令的地址碼0900E004031004LDAR 將指令的操作嗎放入地址寄存器1000B005031005內(nèi)存0AH的值被輸入DR21101A206031006R0的值被輸入DR112919A01031001DR1+DR2的值被輸入R01301ED82041002第三次取指 PC_B、LDAR、LDPC（pc+1）、取指令的操作碼1400C048042012LDIR將指令送入指令寄存器1501ED87052007取第三條指令的地址碼 1600E00D052015將取出的地址碼放入地址存儲器17038201052001根據(jù)地址寄存器的地址 內(nèi)存0BH位置出現(xiàn)加法和8AH1801ED82062002第四次取指令的操作碼1900C048063013將取出的指令的操作碼放入指令寄存器2001ED8E073016第四次取指令的地址碼2100E00F073017將取出的地址碼放入地址存儲器2200A015073025根據(jù)地址寄存器的地址將RAM中的內(nèi)容取出放到DR1中23010A01073001打開ALU_B將數(shù)據(jù)送到總線，并打開LED_B輸出到顯示器2401ED82083002第五次取指令的操作碼2500C048084014將取出的指令的操作碼放入指令寄存器2601ED96094026第五次取指令的地址碼2700D1810001LDAD將計數(shù)器的值改為00 使用QuartusⅡ的InSystem Memory Content Editor了解CPU運行情況。①實驗系統(tǒng)控制選擇同上。②利用QuartusⅡ的InSystem Memory Content Editor，將載于FPGA中CPU內(nèi)RAM/ROM的數(shù)據(jù)讀出。方法是從菜單選擇Tool|InSystem Memory Content Editor，即可進入在系統(tǒng)存儲器讀寫 圖42對FPGA中的ROM和RAM進行觀察和改寫 第五章 總結(jié) 本次課程設(shè)計的題目是設(shè)計八位模型機，能夠執(zhí)行五條指令，在經(jīng)過兩周和小組成員的思考和討論終于將其設(shè)計出來，并成功在GW48 C+平臺上實現(xiàn)。當(dāng)我看到這次課程設(shè)計的題目時，從心里就有一種無法預(yù)知自己能否做出來的感覺，于是在拿到題目后，便把實驗指導(dǎo)書認(rèn)真仔細(xì)的看了好幾遍，在看完之后，回頭琢磨了一下題目，分析模型機的概念，他的組成部分，這才有了一點點的頭緒，于是便給小組的各個成員分工，每一個小組成員負(fù)責(zé)自己的那一部分。最終各個部分組成一個有機的整體。通過這次的課程設(shè)計，學(xué)習(xí)到了怎么去團隊合作，大家一起集思廣益，在設(shè)計的過程中總是會和班上的幾個同學(xué)好好的討論，在這個過程中又發(fā)現(xiàn)了好多的問題，當(dāng)然也解決了好些問題，因為從來就沒有設(shè)計過，以前所做的實驗，書本上都會做詳細(xì)的講解，而且做的只是其中的一個部分，這次所面對的是一個綜合性的設(shè)計。當(dāng)然挖掘了我的思維，這次課設(shè)讓我將計算機組成原理這門課程的知識全部都調(diào)用了起來，讓我對計算機的控制原理和控制的過程有了深刻的認(rèn)識和理解，同時也掌握了在設(shè)計一個模型機的基本的步驟和過程，加強了自己的動手能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。[1] 白中英 主編 .《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng) 第四版科學(xué)出版社 .2007[2] 白中英 主編 .《計算機組成原理》 科學(xué)出版社 .2009 [3] 潘松 主編 .《現(xiàn)代計算機組成原理》 科學(xué)出版社. 2007 [4] 胡景春 主編 .《計算機組成結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)指導(dǎo)》 南昌航空大學(xué) .2007 附錄 附圖一 三個寄存器控制電路 附圖二 三個工作寄存器 附圖三 A字段38譯碼器 附圖四 B字段38譯碼器 附圖五 C字段 38譯碼器 附圖六 微指令控制器 附圖七 微地址寄存器 附圖八 頂層設(shè)計圖25
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