—简单模型机设计硬布线实现.pptx

第4讲—简单模型机的设计(硬布线实现)计算机学院张瑞华模型机设计步骤拟定指令系统确定总体结构逻辑设计确定控制方式编制指令流程编制微程序调试1、拟定指令系统拟定指令系统将涉及到基本字长、指令格式、指令种类、寻址方式等内容。这些内容的确定又和总体结构密切相关。基本字长存储器容量为256×8,基本字长定为8位指令格式指令格式可有单字长指令和双字长指令两种在双字长格式中,第二字节一般定义为操作数或操作数地址。操作码OP寻址方式寄存器号寻址方式寄存器号基本字长8位743210指令格式源操作数目的操作数指令类型模型机有单操数指令、双操作数指令和无操作数指令。操作码OP共4位,最多可定义16条指令。寻址方式当寻址方式位为0,是寄存器寻址,操作数在指定的寄存器中,相应的寄存器号位为0是R0,为1是寄存器R1;当寻址方式位为1时,寻址方式位和寄存器号位组合,10:是立即数寻址,操作数在指令的下一个单元;11:是直接寻址,操作数地址在指令的下一个单元。ABR0R1PCIRMAR7-PIRCPMARPBRESTREST2、确定总体结构MARAD-BUSA-BUS三态门图1寄存器组的设置R0、R1为通用寄存器,8位。IR为指令寄存器,8位。PC程序计数器,8位。MAR为地址寄存器,8位。加法器ALU的设置采用74181、74182实现选择器的设置连入A选择器的数据来源是RAM的读出数据和R0寄存器的数据。连入B选择器的数据来源是PC的数据和R1的数据。数据通路模型机的数据通路是以总线为基础,以CPU为核心构成的。取指令:MAA直传CPIR RAM→选择器A→∑→Bus→IR送指令地址PBB直传CPMAR PC→选择器B→∑→Bus→MAR指令计数器+1PBA加B加1(A为0)cppc PC→选择器B→∑→Bus→PCR0→R1RAA直传CPR1 R0→选择器A→∑→Bus→R1R1→RAMRBB直传CWR R1→选择器B→∑→Bus→RAM3、逻辑设计总体结构中,虚线框内的RAM是FPGA之外预先配置好的。(1)ALU的逻辑设计由74181和74182组成。图2选择器设计