版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
《計算機組成實驗C》
課程設(shè)計
適用專業(yè):電子信息類專業(yè)
專業(yè):
班級:
學(xué)號:
姓名:
指導(dǎo)教師:
實驗學(xué)期:2014-2015第1學(xué)期
西南交通大學(xué)
信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
簡化計算機系統(tǒng)的設(shè)計
一.實驗?zāi)康模和ㄟ^學(xué)習(xí)簡單的指令系統(tǒng)及其各指令的操作流程,用VHDL語
言實現(xiàn)簡單的處理器模塊,并通過調(diào)用存儲器模塊,將處理器模塊和存儲器模塊
連接形成簡化的計算機系統(tǒng)。
二.實驗內(nèi)容
I.用VHDL語言實現(xiàn)簡單的處理器模塊。
2.調(diào)用存儲器模塊設(shè)計256x16的存儲器模塊。
3.將簡單的處理器模塊和存儲器模塊連接形成簡單的計算機系統(tǒng)。
4.將指令序列存入存儲器,然后分析指令執(zhí)行流程。
三.預(yù)習(xí)要求:1、學(xué)習(xí)簡單指令集。2、學(xué)習(xí)各指令的操作流程。
四.實驗報告
1.BLOCK圖
圖1原理圖
內(nèi)存文件:
Addr?0+1?2+3X+5+6?7
000000015002400D0001F0094003100E0
8001E004100A10061008400510028002D
16007B00D0001Eooco001900D0001D00B0
24001300F0000000000000000000000000
3200000000000000000000000000000000
4000000000000000000000000000000000
4800000000000000000000000000000000
5600000000000000000000000000000000
6400000000000000000000000000000000
7200000000000000000000000000000000
80____00000000000000000000000000000000
圖2內(nèi)存文件.Mif
2.程序設(shè)計
LIBRARYieee;
USEieee.std_logic_1164.ALL;
PACKAGEmypackIS
CONSTANTidle:stdjogic_vector(3DOWNTO0):="0000";
CONSTANTload:stdlogicvector(3DOWNTO0):="0001H;
CONSTANTmove:std_logic_vector(3DOWNTO0):="00l0";
CONSTANTaddx:std_logic_vector(3DOWNTO0):="00ir';
CONSTANTsubp:std_logic_vector(3DOWNTO0):="0100";
CONSTANTandp:std_logic_vector(3DOWNTO0):="0101";
CONSTANTorp:std_logic_vector(3DOWNTO0)
CONSTANTxorp:std_logic_vector(3DOWNTO0):="0111";
CONSTANTshrp:std_logic_vector(3DOWNTO0):="1000";
CONSTANTship:std_logic_vector(3DOWNTO0):="1001";
CONSTANTswap:std_logic_vector(3DOWNTO0):="1010";
CONSTANTjmp:std_logic_vector(3DOWNTO0):="1011";
CONSTANTjz:std_logic_vector(3DOWNTO0):="1100";
CONSTANTread:std_logic_vector(3DOWNTO0)
CONSTANTwrite:std_logic_vector(3DOWNTO0):="1110";
CONSTANTstop:stdjogic_vector(3DOWNTO0):="1111H;
ENDmypack;
LIBRARYieee;
USEieee.std_logic_1164.ALL;
USEieee.std_logic_unsigned.ALL;
USEWORK.mypack.ALL;
-------------------------cpu實體聲明-----------------------
ENTITYcpu2IS
PORT(
reset:INstdjogc;-清零信號低有效
clock:INstdjogic;一時鐘信號
Write_Read:OUTstdjogic;一讀寫信號,T為寫
M_address:OUTstd_logic_vector(11DOWNTO0);??地址線
M_data_in:INstd_logic_vector(7DOWNTO0);-數(shù)據(jù)輸入線
Mdata_out:OUTstd_logic_vector(7DOWNTO0);--數(shù)據(jù)輸出線
overflow:OUTstdjogic);一溢出標(biāo)志
ENDcpu2;
..............................cpuRTL級行為描述............
ARCHITECTURERTLofcpu2IS
SIGNALIR:std_logic_vector(15DOWNTO0);-指令寄存器
SIGNALMDR:std_logic_vector(7DOWNTO0);--數(shù)據(jù)寄存器
SIGNALMAR:std_logic_vector(11DOWNTO0);一地址寄存器
SIGNALstatus:intftgftrRANGE0TO6;--狀態(tài)寄存器
BEGIN
status_change:PROCESS(reset,clock,status)
BEGIN
IFreset='O'THENstatus<=0;
ELSIFclock'EVENTANDclock='O'THEN
CASEstatusIS
WHEN0=>
status<=1:
WHEN1=>
IFIR(15DOWNTO12)=StopTHEN
status<=1;
ELSE
status<=2;
ENDIF;
WHEN2=>
CASEIR(15DOWNTO12)IS
WHENRead|Write|Jmp|Jz|Swap=>
status<=3;
WHENOTHERS=>
status<=0;
ENDCASE;
WHEN3=>
IFIR(15DOWNTO12)=SwapTHEN
status<=0;
ELSE
status<=4;
ENDIF;
WHEN4=>
status<=5;
WHEN5=>
CASEIR(15DOWNTO12)IS
WHENRead|Write=>
status<=6;
WHENOTHERS=>
status<=0;
ENDCASE;
WHENOTHERS=>
status<=0;
ENDCASE;
ELSE
NULL;
ENDIF;
ENDPROCESSstatuschange;
seq:PROCESS(reset,clock)
VARIABLEPC:std_logic_vector(11DOWNTO0);--程序計數(shù)器
VARIABLER0,R1,R2,R3:std_logic_vector(7DOWNTO0);--通用寄存器
VARIABLEA:std_logic_vector(7DOWNTO0);--臨時寄存器
VARIABLEtemp:stdlogic_vector(8DOWNTO0);-臨時變量
BEGIN
IF(reset='O')THEN—清零
IR<=(OTHERS=>'0');
PC:=(OTHERS=。);
RO:=(OTHERS=>'0,);
R1:=(OTHERS=>'0');
R2:=(OTHERS=。);
R3:=(OTHERS=>'0');
A:=(OTHERS='。');
MAR<=(OTHERS=。);
MDR<=.:OTHERS=>'0');
ELSIFfclock'eventANDclock='1')THEN
overflow<='O';
CASEstatusIS
WHEN0=>-狀態(tài)0
IR<=M_data_in&"00000000";--取指令
PC:=PC+1;-程序計數(shù)器加1
WHEN1=>--狀態(tài)1
IF(IR(15DOWNTO12)/=stop)THEN
MAR<=PC;
ENDIF;
CASEIR(15DOWNTO12)IS
WHENload=>
R0:="0000"&IR(11DOWNTO8;;
WHENshlp|shrp=>
CASEIR(11DOWNTO10)IS-RxtoA
WHEN,,00',=>A:=R0;
WHEN"01"=>A:=R1;
WHEN"10M=>A:=R2;
WHENOTHERS=>A:=R3;
ENDCASE;
WHENMove|addx|subp|andp|orp|xorp|Swap=>
CASEIR(9DOWNTO8)IS-RytoA
WHEN"00"=>A:=R0;
WHEN"01'=>A:=R1;
WHEN"10M=>A:=R2;
WHENOTHERS=>A:=R3;
ENDCASE;
WHENOTHERS=>NULL;
ENDCASE;
WHEN2=>--狀態(tài)2
CASEIR(15DOWNTO12)IS
WHENaddx=>-Rx:=Rx+A;
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN"00"=>
temp:=(R0(7)&R0(7DOWNTO0))+(A(7)&A(7DOWNTO
0));
R0:=temp(7DOWNTO0);
overflow<=temp(8)XORtemp(7);
WHEN"01"=>
temp:=(R1(7)&R1(7DOWNTO0))+(A(7)&A(7DOWNTO
0));
R1:=temp(7DOWNTO0);
overflow<=temp(8)XORtemp(7);
WHEN"10"=>
temp:=(R2(7)&R2(7DOWNTO0))+(A(7)&A(7DOWNTO
0));
R2:=temp(7DOWNTO0);
overflow<=temp(8)XORtemp(7);
WHENOTHERS=>
temp:=(R3(7)&R3(7DOWNTO0))+(A(7)&A(7DOWNTO
0));
R3:=temp(7DOWNTO0);
overflow<=temp(8)XORtemp(7);
ENDCASE;
WHENsubp=>-Rx:=Rx-A;
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN"00"=>
temp:=(R0(7)&R0(7DOWNTO0))+NOT(A(7)&A<7
DOWNTO0))+1;
R0:=temp(7DOWNTO0);
overflow<=temp(8)XORtemp(7);
WHEN"01'=>
temp:=(R1(7)&R1(7DOWNTO0))+NOT(A(7)&A<7
DOWNTO0))+1;
R1:=temp(7DOWNTO0);
overflow<=temp(8)XORtemp(7);
WHEN"10"=>
temp:=(R2(7)&R2(7DOWNTO0))+NOT(A(7)&A<7
DOWNTO0))+1;
R2:=temp(7DOWNTO0);
overflow<=temp(8)xorteTip(7);
WHENOTHERS=>
temp:=(R3(7)&R3(7DOWNTO0))+NOT(A(7)&A<7
DOWNTO0))+1;
R3:=temp(7DOWNTO0);
overflow<=temp(8)XORtemp(7);
ENDCASE;
WHENmove=>
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN"00M=>R0:=A;
WHEN"01"=>R1:=A;
WHEN"10M=>R2:=A;
WHENOTHERS=>R3:=A;
ENDCASE;
WHENshrp=>
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN"00M=>R0:='O'&A(7DOWNTO1);
WHEN"01"=>R1:='O'&A(7DOWNTO1);
WHEN"10H=>R2:='O'&A(7DOWNTO1);
WHENOTHERS=>R3:=’0,&A(7DOWNTO1);
ENDCASE;
WHENship=>
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN"00M=>R0:=A(6DOWNTO0)&'O';
WHEN"01'=>R1:=A(6DOWNTO0)&'O';
WHEN"10'=>R2:=A(6DOWNTO0)&'O';
WHENOTHERS=>R3:=A(6DOWNTO0)&'O';
ENDCASE;
WHENandp=>-Rx:=RxANDA;
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN-00H=>R0:=R0ANDA;
WHEN"01"=>R1:=R1ANDA;
WHEN"10M=>R2:=R2ANDA;
WHENOTHERS=>R3:=R3ANDA;
ENDCASE;
WHENorp=>-Rx:=RxORA;
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN"00"=>R0:=R0ORA;
WHEN"01M=>R1:=R1ORA;
WHEN"10M=>R2:=R2ORA;
WHENOTHERS=>R3:=R3ORA;
ENDCASE;
WHENxorp=>-Rx:=RxXORA;
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN"00"=>R0:=R0XORA;
WHEN"01M=>R1:=R1XORA;
WHEN"10M=>R2:=R2XORA;
WHENOTHERS=>R3:=R3XORA;
ENDCASE;
WHENSwap=>--Swap:RxtoRy;
CASEIR(11DOWNTO8)IS
WHEN"0100"=>R0:=R1;
WHEN"1000"=>R0:=R2;
WHEN"1100"=>R0:=R3;
WHEN"0001H=>R1:=R0;
WHEN"1001M=>R1:=R2;
WHEN"1101"=>R1:=R3;
WHEN"0010"=>R2:=R0;
WHEN"0110"=>R2:=R1;
WHEN"1110"=>R2:=R3;
WHEN"0111"=>R3:=R1;
WHEN"1011"=>R3:=R2;
WHEN"0011"=>R3:=R0;
WHENOTHERS=>NULL;
ENDCASE;
WHENOTHERS=>NULL;
ENDCASE;
WHEN3=>--狀態(tài)3
CASEIR(15DOWNTO12)IS
WHENSwap=>-Swap:AtoRx
CASEIR(11DOWNTO10)IS
WHEN"00"=>R0:=A;
WHEN-01M=>R1:=A;
WHEN"10"=>R2:=A;
WHENOTHERS=>R3:=A;
ENDCASE;
WHENjmp|Jz|Read|Write=>
IR(7DOWNTO0)<=M_data_in;-取雙字節(jié)指令的后半部分
PC:=PC+1;
WHENOTHERS=>NULL;
ENDCASE;
WHEN4=>--狀態(tài)4
CASEIR(15DOWNTO12)IS
WHENjmp=>-無條件轉(zhuǎn)移指令
PC:=IR(11DOWNTO0);
MAR<=IR(11DOWNTO0);
WHENJz=>-條件轉(zhuǎn)移指令
IF(R0="00000000")then
PC:=IR(11DOWNTO0);
MAR<=IR(11DOWNTO0);
else
MAR<=PC;
ENDIF;
WHENRead=>
MAR<=IR(11DOWNTO0);
WHENWrite=>
MARv=IR(11DOWNTO0);
MDR<=RO;
WHENOTHERS=>NULL;
ENDCASE;
WHEN5=>一狀態(tài)5
MAR<=PC;
WHEN6=>--狀態(tài)6
CASEIR(15DOWNTO12)IS
WHENRead=>RO:=M_datajn;
WHENOTHERS=>NULL;
ENDCASE;
ENDCASE;
ENDIF;
ENDprocessseq;
comb:PROCESS(reset,status)
BEGIN
IF(reset='1'ANDstatus=5ANDIR(15DOWNTO12)=Write)THEN
Write_Read<=T;
ELSE
Write_Read<='O';
ENDIF;
ENDPROCESScomb;
Maddress<=MAR;
M_data_out<=MDR;
ENDRTL;
3.仿真波形圖
clock
國A
國ep立?nst|\s?4:?C
囹inst|\s?qB0
囹>nst|\s<aRI
回中〃R2
國R3
回|IB
國cpxC|MAR
囹>nst|?DR
國)nst|st?tus
S
國
S??q
ovtrQov
¥rxt?_Re4d
圖3波形圖1
clocknjumnRRnnmuuuuuuinnrLnruuuumnRnnnrLnjuumnnnRnjuuuuuu
reset
回0g:IMS\“qA(99X32xgIX20X64Xqq
回c^n2'inttrcIOOXTCOXroo080)KOX⑸/C8OX劃X網(wǎng)X680XEmX】3X劃X580XD80
回cpr£:iRst\"QWwX20X03XWXODXR
回cpxi2.iast\5<-qRI99X32X64
(21“G.IANUQK200X20XuX22
回ep?<2:inti\<MKJ8X次
回eyt^'iikttIK8WOX5100X2800X21doX?KK)XDOCO丫101XX1900XDCCOXwinXCOOJXBOOXFOOO
回CJ^12in?t■ABf,OJDXootX81x010XOUX012x013加*OMXOFX016X017加*018X019KCIA
囹cpu2:iftstWDR99
回cp砂.i皿status
回■_44dr?“(13XHX>x1?X17X18X>9?0X20X2.X笠X23/欲24X”X?
(399
回Lq84X51X28X2DX?BXroXIEXco速X19XWXIDX田弟以13XF。X00
“erfl”
Vialw-R?d
圖4波形圖2
解釋如卜.:
操作碼OP指令指令的助記符操作的內(nèi)容
1R(15..12)格式
00003Idle無操作,PC:=PC+I:(為取下一條指令準(zhǔn)
備地址)
00012LoadDataR0-I;(立即數(shù)I送R0)PC:=PC+1
00101MoveRx.RyRx-(Ry);PCFPC+1
0011
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 工程機械車輛維修方案招標(biāo)文件
- 特色幼兒園教師聘用協(xié)議
- 電影院放映員聘用合同
- 高速公路設(shè)施招投標(biāo)管理規(guī)定
- 工業(yè)園區(qū)施工合同
- 債務(wù)清償合同樣本
- 旅游景區(qū)食堂后勤招聘合同
- 2024年土地承包經(jīng)營權(quán)變更合同參考文本3篇
- 餐飲業(yè)員工解聘合同模板
- 農(nóng)村文化車輛出入管理方法
- 出租房屋安全檢查制度模版(2篇)
- 《森林防火安全教育》主題班會 課件
- 漏洞修復(fù)策略優(yōu)化
- 乘風(fēng)化麟 蛇我其誰 2025XX集團年終總結(jié)暨頒獎盛典
- 車間生產(chǎn)現(xiàn)場5S管理基礎(chǔ)知識培訓(xùn)課件
- 2024年同等學(xué)力申碩英語考試真題
- 文書模板-《公司與村集體合作種植協(xié)議書》
- 碼頭安全生產(chǎn)知識培訓(xùn)
- 《死亡詩社》電影賞析
- JJF(京) 105-2023 網(wǎng)絡(luò)時間同步服務(wù)器校準(zhǔn)規(guī)范
- 老年科護理查房護理病歷臨床病案
評論
0/150
提交評論