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文档简介
1、.简易计算机系统综合设计简易计算机系统综合设计设计报告班级 姓名 学号 一、设计目的连贯运用数字逻辑所学到的知识,熟练掌握EDA工具的使用方法,为学习好后续计算机原理课程做铺垫。二、设计内容 按给定的数据格式和指令系统,使用EDA工具设计一台用硬连线逻辑控制的简易计算机系统; 要求灵活运用各方面知识,使得所设计的计算机系统具有较佳的性能; 对所做设计的性能指标进行分析,整理出设计报告。三、 详细设计3.1设计的整体架构3.2各模块的具体实现 1.指令计数器(zhiling_PC) 元件: 输入端口:CLK,RESET,EN;输出端口:PC3.0;CLK:时钟信号;RESET:复位信号;EN:计
2、数器控制信号,为1的时候加一;PC3.0:地址输出信号;代码:波形图:总共有九条指令,指令计数器从0000到1000;功能:实现指令地址的输出;2. 存储器(RAM) 元件: 输入端口:PC3.0,CLK;输出端口:zhiling7.0;CLK:时钟信号;PC3.0:指令地址信号;zhiling7.0:指令输出信号;代码:波形图:功能:根据输入的地址输出相应的指令; 3.指令译码器(zlymq) 元件: 输入端口:zhiling7.0;输出端口:R11.0,R21.0,M3.0;zhiling7.0:指令信号;R1:目标寄存器地址;R2:源寄存器地址;M3.0:指令所代表的操作编号;代码:波形
3、图:功能:实现指令的操作译码,同时提取出目标寄存器和源寄存器的地址; 4.算术逻辑运算器(ALU) 元件: 输入端口:EN_ALU,a7.0,b7.0,M3.0;输出端口:c7.0,z;EN_ALU:运算器的使能端;a7.0:目标寄存器R1的值;b7.0:源寄存器R2的值;M3.0:指令所代表的操作编号;c7.0:运算结果;z:运算完成的信号;代码:波形图:功能:实现算术逻辑运算,输出运算结果; 5.选择器(cpu_counter) 元件: 输入端口:CLK,R11.0,R21.0;输出端口:EN_A,EN_B,EN_ALU,R,C,AD1.0;CLK:时钟信号;R11.0:目的寄存器地址;R
4、21.0:源寄存器地址;EN_A:暂存器A的控制信号;EN_B:暂存器B的控制信号;EN_ALU:运算器alu的控制信号;C:指令计数器的控制信号;AD1.0:寄存器的地址;R:通用寄存器的可读控制信号;代码:波形图:功能:控制运算器ALU的运行时间,控制暂存器A,B的数据输入,控制通用寄存器的输出,控制指令计数器的技术,实现时序的统一性; 6.暂存器(jcq) 元件: 输入端口:CLK,RESET,K,s7.0;输出端口:Q7.0;CLK:时钟信号;RESET:复位信号;K:暂存器输入控制端口;Q7.0:数据输出端口;代码:波形图:功能:实现运算数据的暂时储存;7.通用寄存器组(tyjcqz
5、) 元件: 输入端口:CLK,RESET,R,W,AD1.0,WR7.0;输出端口:s7.0;CLK:时钟信号;RESET:复位信号;R:数据读取控制信号;W:数据写入控制信号;AD1.0:寄存器的地址;WR7.0:写入的数据;s7.0:数据输出端口;代码:波形图:功能:实现寄存器ABC,保存ABC中的数据,实现运算结果的保存;四、 系统测试4.1 测试环境4.2 测试代码指令的汇编符号指令的功能指令的二进制编码MOV R1,R2(R2) R10011 R1 R2MOV M,R2(R2)(C)0011 11 R2MOV R1,M(C)R10011 R1 11ADD R1,R2(R1)+(R2)
6、 R11001 R1 R2SUB R1,R2(R1)-(R2) R10110 R1 R2AND R1,R2(R1)(R2) R11110 R1 R2NOT R1/(R1) R10101 R1 XXSHR R1(R1)逻辑右移一位 R11010 R1 00SHL R1(R1)逻辑左移一位 R11010 R1 11A:00000111 B:00001000 C:000000114.3 测试结果五、 总结刚开始做CPU的时候什么思路都没有,后来经过小组讨论才找到一点思路,决定才寄存器做起,后面经过几天的讨论和努力,我们开始慢慢的理清了思路,开始跟着我们的思路将一个一个的元件写出来,到后面再将其连接成电路图发现波形图不对,后来我们开始一个输出一
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