基本模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(參考版)
2025-07-02 23:12本頁(yè)面
【正文】 [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(jì)算機(jī)組成原理》 科學(xué)出版社 .2009 [3] 潘松 主編 .《現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理》 科學(xué)出版社. 2007 [4] 胡景春 主編 .《計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)》 南昌航空大學(xué) .2007 附錄 附圖一 三個(gè)寄存器控制電路 附圖二 三個(gè)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(jì)圖25。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)到了怎么去團(tuán)隊(duì)合作，大家一起集思廣益，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中總是會(huì)和班上的幾個(gè)同學(xué)好好的討論，在這個(gè)過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)了好多的問(wèn)題，當(dāng)然也解決了好些問(wèn)題，因?yàn)閺膩?lái)就沒(méi)有設(shè)計(jì)過(guò)，以前所做的實(shí)驗(yàn)，書(shū)本上都會(huì)做詳細(xì)的講解，而且做的只是其中的一個(gè)部分，這次所面對(duì)的是一個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)。當(dāng)我看到這次課程設(shè)計(jì)的題目時(shí)，從心里就有一種無(wú)法預(yù)知自己能否做出來(lái)的感覺(jué)，于是在拿到題目后，便把實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)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(jī)的概念，他的組成部分，這才有了一點(diǎn)點(diǎn)的頭緒，于是便給小組的各個(gè)成員分工，每一個(gè)小組成員負(fù)責(zé)自己的那一部分。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。 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(guò)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(chǔ)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(chǔ)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(kāi)ALU_B將數(shù)據(jù)送到總線(xiàn)，并打開(kāi)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(jì)數(shù)器的值改為00 使用QuartusⅡ的InSystem Memory Content Editor了解CPU運(yùn)行情況。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(kāi)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(tái)：RP （11） ； （3）通過(guò)鍵鍵1 輸入運(yùn)算數(shù)據(jù)，如56H， （4）然后每按鍵7兩次產(chǎn)生一個(gè)STEP單步脈沖，跟蹤機(jī)器指令和微指令程序的執(zhí)行。 模型CPU 的硬件仿真在在硬件上進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先要進(jìn)行波形仿真，在仿真的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，及時(shí)的進(jìn)行解決，這樣可以減少在實(shí)際的硬件測(cè)試時(shí)的麻煩。⑨ 將輸入的數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)寄存器R0。取指令階段結(jié)束。⑥ 譯碼結(jié)果送操作控制器（時(shí)序發(fā)生器）。④ 00H 單元的內(nèi)容00H 傳送到寄存器IR。② PC 的內(nèi)容加1，變成01H，為取下一條指令做好準(zhǔn)備。它需要兩個(gè)CPU 周期，其中取指令階段需要一個(gè)CPU 周期，執(zhí)行指令階段需要一個(gè)CPU 周期?？刂拼鎯?chǔ)器用于存放指令系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的全部微程序微指令寄存器IR 用來(lái)存放從控制存儲(chǔ)器讀出的一條微指令的信息微指令地址形成部件又稱(chēng)微指令地址發(fā)生器，用來(lái)形成將要執(zhí)行的下一條微指令的地址，簡(jiǎn)稱(chēng)微地址。例如，此CPU 設(shè)定的指令系統(tǒng)共由五條指令組成，那么應(yīng)用程序可以由這五條指令中的任何幾條指令組成。這樣就得到了如圖31 所示的微代碼表。（4）確定微指令碼。（3）確定操作控制信號(hào)。（2）確定下地址uA5～uA0。步驟如下：（1）填寫(xiě)微地址。計(jì)算機(jī)的基本操作過(guò)程就是取指令、取操作數(shù)、執(zhí)行指令，然后再取下一條指令……如此周而復(fù)始，直至遇到停機(jī)指令或外來(lái)的干預(yù)為止。3. 執(zhí)行階段執(zhí)行指令階段完成指令規(guī)定的各種操作。（6）指令譯碼器（ID）的內(nèi)容送操作控制器。（4）根據(jù)地址寄存器中的地址將對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)空間的指令取出通過(guò)總線(xiàn)放到指令寄存器中。 取指令和指令譯碼1. 取指令階段 （1）將程序計(jì)數(shù)器（PC）中的內(nèi)容通過(guò)總線(xiàn)送至存儲(chǔ)器地址寄存器（AR），（2）PC 的內(nèi)容遞增，為取下一條指令做好準(zhǔn)備。A 字段譯碼后輸出的信號(hào)主要用于控制向寄存器或鎖存器輸入數(shù)據(jù)；B 字段譯碼后輸出的信號(hào)主要用于控制運(yùn)算器、寄存器或鎖存器，并通過(guò)三態(tài)門(mén)向內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)輸出數(shù)據(jù)；C 字段譯碼后輸出的信號(hào)主要用于指令分支判斷。微指令譯碼器decoder_A、decoder_B、decoder_C 內(nèi)部都采用38 譯碼器結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)輸入端d[7..0]直接與內(nèi)部總線(xiàn)連接，數(shù)據(jù)輸出端q[7..0] 通過(guò)三態(tài)緩沖器與內(nèi)部總線(xiàn)相連。RST為復(fù)位端，高電平PC 清零，低電平計(jì)數(shù)器工作，
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