一個(gè)非常簡(jiǎn)單的cpu的設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-07-17 23:34本頁(yè)面
【正文】 發(fā)生，所以必須被分到兩個(gè)不同的域中。所以這個(gè) CPU至少需要兩個(gè)域 M1和 M2。在每個(gè)域中加上 NOP操作得到： M1 M2 NOP NOP DRM PCIN 由于 PCIN和 PCDR都修改 PC，我們把 PCDR加到 M2中。接下來(lái)我們把修改同一個(gè)寄存器的操作放到同一個(gè)域中得到一個(gè)狀態(tài)分配方案如下： M1 M2 NOP NOP DRM PCIN ACIN PCDR PLUS ARPC AND AIDR 每個(gè)域中有 5個(gè)微操作，所以每個(gè)域都需要 3bit來(lái)表示?？偣残枰?6bit來(lái)表示。我們對(duì)之進(jìn)行優(yōu)化，可以把 AIDR從 M2移動(dòng)到 M1中，這樣 M1可以用 3bit表示M2只需要 2bit表示了。我們還可以進(jìn)一步的優(yōu)化把 ARPC和 PCDR也從 M2移動(dòng)到 M1中，這樣 M1有 8個(gè)狀態(tài)， M2有 2個(gè)狀態(tài)。所以一共可以用 4bit來(lái)表示。最后結(jié)果如下表： M1 M2 Value Microoperation Value Microoperation 000 NOP 0 NOP 001 DRM 1 PCIN 010 ARPC 011 AIDR 100 PCDR 101 PLUS 110 AND 111 ACIN ? 接下來(lái)我們用這些數(shù)值來(lái)生成最終的微代碼存儲(chǔ)器的內(nèi)容，結(jié)果如下表： State Address SEL M1 M2 ADDR Fetch1 0000 0 0 010 0001 Fetch2 0001 0 0 001 0010 Fetch3 0010 1 1 011 Xxxx ADD1 1000 0 0 001 1001 ADD2 1001 0 0 101 0000 AND1 1010 0 0 001 1011 AND2 1011 0 0 110 0000 JMP1 1100 0 0 100 0000 INC1 1110 0 0 111 0000 注意到 M1中的 NOP操作從來(lái)沒(méi)有用到，我們可以把 M1中的空操作去掉。 接下來(lái)我們要把 M1和 M2的輸出進(jìn)行譯碼得到相應(yīng)的微操作信號(hào)，對(duì) M1用一個(gè) 38譯碼器就可以，對(duì) M2來(lái)說(shuō)直接接到 PCIN上即可。 最后再經(jīng)過(guò)和水平編碼方式相同的控制信號(hào)產(chǎn)生邏輯就可以的到整個(gè)微程序控制器的設(shè)計(jì)。 這種方法微代碼存儲(chǔ)器不是生成微操作信號(hào)而是直接產(chǎn)生數(shù)據(jù)路徑中的控制信號(hào)。設(shè)計(jì)中不同的部分就是微代碼存儲(chǔ)器中的微操作信號(hào)不同，而且省去了微代碼存儲(chǔ)器輸出之后的譯碼邏輯而是直接輸出數(shù)據(jù)路徑所需要的控制信號(hào)。 例如看 Fetch2中的控制信號(hào)， Fetch2執(zhí)行的微操作是： DR— M， PC— PC+1我們需要的控制信號(hào)有： READ， MEMBUS，DRLOADPCINC同時(shí)所有其他的信號(hào)必須置 0以保持沒(méi)有總線爭(zhēng)用。對(duì)每個(gè)微指令進(jìn)行這樣的分析最后得到下表： State Address S E L A R L O A D P C L O A D P C I N C D R L O A D A C L O A D A C I N C I R L O A D A L U S E L M E M B U S P C B U S D R B U S R E A D ADDR Fetch1 0000 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0001 Fetch2 0001 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0010 Fetch3 0010 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 Xxxx ADD1 1000 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1001 ADD2 1001 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0000 AND1 1010 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1011 AND2 1011 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0000 JMP1 1100 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0000 INC1 1110 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0000 我們注意到 DRLOAD、 MEMBUS和 READ總是有相同的值，所以可以用能夠一個(gè)狀態(tài)位來(lái)表示（ DMR），最后的倒微代碼存儲(chǔ)器的內(nèi)容如下： State Address S E L A R L O A D P C L O A D P C I N C D M R A C L O A D A C I N C I R L O A D A L U S E L P C B U S D R B U S ADDR Fetch1 0000 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0001 Fetch2 0001 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0010 Fetch3 0010 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 Xxxx ADD1 1000 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1001 ADD2 1001 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0000 AND1 1010 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1011 AND2 1011 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0000 JMP1 1100 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0000 INC1 1110 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0000
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