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《實(shí)驗(yàn)一簡(jiǎn)化地RISC_CPU設(shè)計(jì)內(nèi)容.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)容數(shù)字電路的數(shù)字鐘；高級(jí)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的數(shù)字鐘；SoC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的數(shù)字鐘。1實(shí)踐項(xiàng)目成果2項(xiàng)目第一部分簡(jiǎn)化的RISC_CPU設(shè)計(jì)31、概述設(shè)計(jì)所用語(yǔ)言VerilogHDL設(shè)計(jì)所用方法Top-Down設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)所用知識(shí)數(shù)字電路計(jì)算機(jī)組成原理高級(jí)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證可綜合風(fēng)格的組合邏輯電路設(shè)計(jì)有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)4設(shè)計(jì)所用開(kāi)發(fā)環(huán)境ISE8.2ModelSim6.1設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)完成8條指令的RISCCPU設(shè)計(jì)完成對(duì)所設(shè)計(jì)RISCCPU的驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)RISCCPU在FPGA開(kāi)發(fā)板上的正確運(yùn)行1、概述52、什么是RISCCPUCPU的意
2、思中央處理單元的縮寫(xiě)，它是計(jì)算機(jī)的核心部件RISC的意思精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（ReducedInstructionSetComputer）的縮寫(xiě)62、什么是RISCCPURISCCPU簡(jiǎn)介是20世紀(jì)80年代才出現(xiàn)的CPU，與一般的CPU相比不僅只是簡(jiǎn)化了指令系統(tǒng)，而且還通過(guò)簡(jiǎn)化指令系統(tǒng)，使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理，從而提高運(yùn)算速度73、RISCCPU功能分析計(jì)算機(jī)利用RISCCPU處理信息的步驟將數(shù)據(jù)和程序（即指令序列）輸入到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中從第一條指令的地址起開(kāi)始執(zhí)行該程序，得到所需結(jié)果，結(jié)束運(yùn)行8RISCCPU的作用協(xié)調(diào)并控制計(jì)算機(jī)的
3、各個(gè)部件執(zhí)行程序的指令序列RISCCPU的基本功能取指令分析指令執(zhí)行指令3、RISCCPU功能分析9取指令當(dāng)程序已經(jīng)在存儲(chǔ)器中時(shí)，首先根據(jù)程序入口地址取出一條程序，為此要發(fā)出指令地址及控制信號(hào)。分析指令即指令譯碼，這是對(duì)當(dāng)前取得的指令進(jìn)行分析，指出它要求什么操作，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制命令。3、RISCCPU功能分析10執(zhí)行指令根據(jù)分析指令時(shí)產(chǎn)生的“操作命令”形成相應(yīng)的操作控制信號(hào)序列，通過(guò)運(yùn)算器、存儲(chǔ)器及輸入/輸出設(shè)備的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)每條指令的功能，其中包括對(duì)運(yùn)算結(jié)果的處理以及下條指令地址的形成。3、RISCCPU功能分析11取指令當(dāng)程序
4、已經(jīng)在存儲(chǔ)器中時(shí)，首先根據(jù)程序入口地址取出一條程序，為此要發(fā)出指令地址及控制信號(hào)。指令寄存器分析指令即指令譯碼，這是對(duì)當(dāng)前取得的指令進(jìn)行分析，指出它要求什么操作，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制命令。譯碼器3、RISCCPU功能分析12執(zhí)行指令根據(jù)分析指令時(shí)產(chǎn)生的“操作命令”形成相應(yīng)的操作控制信號(hào)序列，通過(guò)運(yùn)算器、存儲(chǔ)器及輸入/輸出設(shè)備的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)每條指令的功能，其中包括對(duì)運(yùn)算結(jié)果的處理以及下條指令地址的形成。算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）累加器程序計(jì)數(shù)器（PC）3、RISCCPU功能分析13RISCCPU整體功能取指令分析指令執(zhí)行指令狀態(tài)控制器地址
5、控制器數(shù)據(jù)控制器時(shí)鐘控制器3、RISCCPU功能分析14RISCCPU需要執(zhí)行的操作系統(tǒng)的復(fù)位和啟動(dòng)操作總線讀操作總線寫(xiě)操作4、RISC_CPU操作和時(shí)序15系統(tǒng)的復(fù)位和啟動(dòng)操作RISC_CPU的復(fù)位和啟動(dòng)操作是通過(guò)rst引腳的信號(hào)觸發(fā)執(zhí)行的；當(dāng)rst信號(hào)一進(jìn)入高電平，RISC_CPU就會(huì)結(jié)束現(xiàn)行操作，并且只要rst停留在高電平狀態(tài)，CPU就維持在復(fù)位狀態(tài)；在復(fù)位狀態(tài)，CPU各內(nèi)部寄存器都被設(shè)為初值，全部為零。數(shù)據(jù)總線為高阻態(tài)，地址總線為0000H，所有控制信號(hào)均為無(wú)效狀態(tài)；rst回到低電平后，接著到來(lái)的第一個(gè)時(shí)鐘上升沿將啟動(dòng)RISC
6、_CPU開(kāi)始工作，從ROM的000處開(kāi)始讀取指令并執(zhí)行相應(yīng)操作。4、RISC_CPU操作和時(shí)序16總線讀操作每個(gè)指令周期的前0~3個(gè)時(shí)鐘周期用于讀指令；第3.5個(gè)周期處，存儲(chǔ)器或端口地址就輸出到地址總線上；第4~6個(gè)時(shí)鐘周期，讀信號(hào)rd有效，數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，以備累加器鎖存，或參與算術(shù)、邏輯運(yùn)算；第7個(gè)時(shí)鐘周期，讀信號(hào)無(wú)效，第7.5個(gè)時(shí)鐘周期，地址總線輸出PC地址，為下一指令做好準(zhǔn)備。4、RISC_CPU操作和時(shí)序17總線寫(xiě)操作：每個(gè)指令周期的第3.5個(gè)時(shí)鐘周期處，寫(xiě)的地址就建立了；第4個(gè)時(shí)鐘周期輸出數(shù)據(jù)；第5個(gè)時(shí)鐘周期輸出寫(xiě)信號(hào)，
7、至第6個(gè)時(shí)鐘結(jié)束，數(shù)據(jù)無(wú)效；第7.5個(gè)時(shí)鐘周期，地址輸出為PC地址，為下一指令做好準(zhǔn)備。4、RISC_CPU操作和時(shí)序18指令系統(tǒng)由8條指令組成：HLT：停機(jī)操作。該操作將空一個(gè)指令周期，即8個(gè)時(shí)鐘周期；SKZ：若為零跳過(guò)下一條語(yǔ)句。該操作先判斷當(dāng)前累加器中的結(jié)果是否為零，若為零就跳過(guò)下一條語(yǔ)句，否則繼續(xù)執(zhí)行；ADD：該操作將累加器中的值與地址所指的存儲(chǔ)器或端口的數(shù)據(jù)相加，結(jié)果仍送回累加器中；ANDD：該操作將累加器的值與地址所指的存儲(chǔ)器或端口的數(shù)據(jù)相與，結(jié)果仍送回累加器中；5、RISC_CPU尋址方式和指令系統(tǒng)19指令系統(tǒng)由8條指令
8、組成：XORR：該操作將累加器的值與指令中給出地址的數(shù)據(jù)異或，結(jié)果仍送回累加器中；LDA：該操作將指令中給出地址的數(shù)據(jù)放入累加器；STO：該操作將累加器的數(shù)據(jù)放入指令中給出的地址；JMP：該操作將跳轉(zhuǎn)至指令給出的目的地址
