机组实验报告四—非常简单CPU数据通路设计(2)

2019-04-02 21:20

打包框图如下:

同理有控制6位地址总线PCBUS的三态缓冲器:

打包框图如下:

(7)、最重要的部分ALU设计如下:

由于此模块本实验中没有要求,自行设计,内部逻辑不作要求,故按如下设计: 由一个八与门电路和并行加法器连入一个16位输入的数据选择器,在受到SEL和GN控制时分别选择and8或者并行加法器得到的结果并送到AC的输入端

打包后得框图如下:

分析:其中八输入与门为下图:

并行加法器的电路为下图:

十六位数据选择器的电路为下图:

(8)、简单CPU数据通路设计:

首先调整版面大小,器件位置;然后设计地址引脚、数据引脚、8位内部总线,加入数据引脚到内部总线的缓冲器;最后连接各器件之间以及到内部总线的线路,设计并标注各控制信号(修改名称后即是cou8为AC;reg6为AR;cou6为PC;reg8为DR;reg2为IR)

最后得到简单CPU设计数据通路如下:

到此为止基本上完成实验,非常简单的CPU数据通路已经设计完毕 接下来进行波形仿真,仿真波形如下图所示:

分析:从图中可以看出当PC输入为100011时AR的输出也为10011,即该CPU实现了PC到AR的功能。CPU功能验证完毕!

实验结论:

整体来看,非常简单CPU的设计基本完工,但是有些地方不够完善,所以还没能够实现所有的功能。(比如没有memory的设计,无法在平台的实验箱上下载运行观察CPU的运行过程)

实验感想:

1.本次实验是在对非常简单CPU的设计的理解上完成的,其中运用到了很多数字电路方面的知识,所以这对知识的融会贯通很有好处。 2.设计该非常简单CPU时比较难的地方就是ALU部分,这里用到了并行加法器,数据选择器和门电路的等,由于在EDA实验时在这方面已经做了相关的实验,所以在实验时还算过得去,但是仍有部分地方的设计有所生疏,并不是很顺畅,看得加强这方面的训练才能顺利完成实验。

总之,通过这次实验后对非常简单的CPU有了更加深刻的了解,上次实验通过模拟形象的了解了非常简单的CPU的运行过程,而通过这次实验亲自设计了非常简单CPU的数据通路,对CPU的设计也有了一定的了解,虽然CPU的设计比较复杂,但是掌握基础的设计还是必要的,这样才会在以后的学习中游刃有余。


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