【正文】 電子信息工程 053 李壽春 40 。 end addr_decode。 end if。 電子信息工程 053 李壽春 38 ram_ena=39。 else rom_ena=39。 ram_ena=39。 architecture addr_decode of addr_decode is begin process(addr) begin if(addr=1100000000000)then rom_ena=39。 rom_ena,ram_ena:out std_logic)。 use 。 end ram。 end if。139。 end if。)then data=ramspace。 and ena=39。 architecture ram of ram is begin process(ena,read,write) begin if(read=39。 data,ramspace:inout std_logic_vector(7 downto 0))。 use 。 電子信息工程 053 李壽春 36 CPU 內(nèi)部 RAM 將 RAM 集成到 cpu 內(nèi)部。 end process。event)then fetch= not fetch。039。 end process。event)then clk4= not clk4。139。 end process。event)then clk2= not clk2。039。 alu_clk= clk2 and clk4 and (not fetch)。139。039。 end clkgen。 alu_clk:out std_logic。 use 。 時(shí)鐘發(fā)生器的實(shí)現(xiàn) 時(shí)鐘發(fā)生器 clkgen 利用外來(lái)時(shí)鐘信號(hào) clk 生成時(shí)鐘。 end process。 end if。)then pc_addr=ir_addr。 elsif(load=39。139。 and clk39。 architecture behave of counter is begin process(clk) begin if(clk=39。 pc_addr:buffer std_logic_vector(12 downto 0))。 entity counter is port(load,clk,rst:in std_logic。 use 。程序計(jì)數(shù)器（ pc_addr）將裝入目標(biāo)地址（ ir_addr），電子信息工程 053 李壽春 34 而不是增 2.。每條指令執(zhí)行完需要兩個(gè)時(shí)鐘，這時(shí) pc_addr 已 被增 2，指向下一條指令（因?yàn)槊織l指令占用兩個(gè)字節(jié)）。有兩種途徑可以形成指令地址：其一是順序執(zhí)行的情況，其二是遇到要改變順序執(zhí)行程序的情況，像執(zhí)行 JMP、 JZ 指令后需要形成新的指令地址。 程序計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn) 程序計(jì)數(shù)器用于提供指令地址，以便讀取指令。039。139。 end addr。 ir_addr,pc_addr:in std_logic_vector(12 downto 0)。 use 。地址的選擇輸出信號(hào)由時(shí)鐘信號(hào)的 8 分頻 信號(hào) fetch 提供。 電子信息工程 053 李壽春 33 地址多路器的實(shí)現(xiàn) 地址多路器用于選擇輸出的地址是 PC（程序計(jì)數(shù)）地址還是數(shù)據(jù) /端口地址。139。039。 end datactl。 data_ena:in std_logic。 use 。數(shù)據(jù)控制器何時(shí)輸出累加器的數(shù)據(jù)則由狀態(tài)控制器輸出的控制信號(hào) datactl_ena 決定。所以任何部件往總線上輸出數(shù)據(jù)時(shí)，都需要一控制信號(hào)。有時(shí)要傳輸指令，有時(shí)要傳送 RAM 區(qū)或接口的數(shù)據(jù)。 電子信息工程 053 李壽春 32 end behave。 end if。)then accum=data。 elsif(ena=39。139。 and clk139。 architecture behave of accumulator is begin process(clk1) begin if(clk1=39。 accum:out std_logic_vector(7 downto 0))。 entity accumulator is port(data: in std_logic_vector(7 downto 0)。 library ieee。 電子信息工程 053 李壽春 31 十進(jìn)制（ 72）→二進(jìn)制（ 01001000） 二進(jìn)制（ 0100100000000000）→十進(jìn) 制（ 18432） 二進(jìn)制（ 0100100001001000）→十進(jìn)制（ 18504） 累加器的實(shí)現(xiàn) 累加器用于存放當(dāng)前的結(jié)果，也是雙目運(yùn)算中的一個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源，復(fù)位后，累加器的值為零。 end process。 end if。 else opc_iraddr=XXXXXXXXXXXXXXXX。 elsif(state=1)then opc_iraddr(7 downto 0)=data。)then if(state=0)then opc_iraddr(15 downto 8)=data。 if(ena=39。 state:=0。139。 and clk139。 begin if(clk1=39。 end register1。 ena,clk1,rst:in std_logic。 use 。高 3 位是操作碼，低 13 位是地址（ CPU 的地址總線為 13 位，尋址空間 為 8K 字節(jié)），而數(shù)據(jù)總線為 8 位，所以需要取兩次，取的是高八位還是低八位由程序中的變量 state 決定。指令寄存器將數(shù)據(jù)總線送來(lái)的指令存入高八位或者低八位寄存器中 ，但是因?yàn)閿?shù)據(jù)總線上有時(shí)傳輸指令，有時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，所以由load_ir 信號(hào)控制什么時(shí)候寄存，什么時(shí)候不寄存， load_ir 信號(hào)通過(guò) ena 口輸入到電子信息工程 053 李壽春 30 指令寄存器。 end behave。 end if。 when JZ = alu_out=accum。 when STO = alu_out=accum。 when ANDD = alu_out=data and accum。 when ADD = alu_out=data+accum。 end if。 else zero=39。event)then if(accum=00000000)then zero=39。139。 end alu。 constant JMP: std_logic_vector(2 downto 0):=110。 constant XORR: std_logic_vector(2 downto 0):=100。 電子信息工程 053 李壽春 29 constant LDA: std_logic_vector(2 downto 0):=010。 constant HLT: std_logic_vector(2 downto 0):=000。 zero: out std_logic。 alu_clk: in std_logic。 use 。 程序： library ieee。 end behave。 end if。 state:=0。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。 elsif(state=7)then inc_pc=39。039。039。039。039。039。139。039。039。139。 state:=0。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。)then inc_pc=39。 第七個(gè)時(shí)鐘 elsif(state=7 and code=JZ and zero=39。039。039。039。039。039。039。039。039。 state:=7。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。 elsif(state=6 and code=STO)then inc_pc=39。039。039。039。039。139。039。039。039。 state:=6。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。 elsif(state=5)then inc_pc=39。039。139。039。139。039。039。039。039。 state:=6。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。 elsif(state=5 and code=JMP)then inc_pc=39。039。039。039。039。039。139。039。039。139。 電子信息工程 053 李壽春 26 state:=6。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。)then inc_pc=39。 elsif(state=5 and code=JZ and zero=39。039。039。039。039。139。039。139。039。 state:=5。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。 elsif(state=4) then inc_pc=39。039。139。039。039。039。039。039。039。 state:=5。 halt=39。 datactl_ena=39。 電子信息工程 053 李壽春 25 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。 elsif(state=4 and (code=ADD OR code=ANDD OR CODE=XORR OR CODE=LDA))then inc_pc=39。039。039。039。039。039。139。039。039。 state:=4。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。 elsif(state=3) then inc_pc=39。139。039。039。039。039。039。039。139。 state:=3。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 電子信息工程 053 李壽春 24 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。 第二個(gè)時(shí)鐘，空操作 elsif(state=2) then inc_pc=39。039。039。139。039。139。039。039。139。 state:=1。 halt=39。 datactl_ena=39。 load_ir=39。 wr=39。 rd=39。 load_pc=39。 load_acc=39。event)then elsif(state=0) then inc_pc=39。139。039。039。039。039。039。039。039。039。)t