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简易计算机系统综合设计--概述

2019-07-13 17:56发布

概述:    我们的计算机在运行的过程中,操作流程可以大致看成一个:“取指令”->"执行指令"的过程。这次的设计便是基于这一思想进行简易计算机系统的设计。本次设计中的指令是一个8为的二进制串,通过不同的指令来实现不同的具体操作。    我们分析一下需要干什么?    首先考虑取指令:    我们首先需要储存指令,这样计算机才能去读取指令,故我们需要设计一个储存指令的东西--RAM存储器。RAM存储器的具体功能后续会具体介绍,现在我们把RAM看作一个数组,然后指令可以存储在数组的某一个位置。    有了存储好了的指令,我们怎么得到呢,正如上面所说,我们相当于需要访问数组中的内容,那么我们需要提供一个具体的下标去访问数组(RAM-)-PC计数器。PC计数器的大概功能就是能输出一个值,并且能自加一(顺序得到下一地址)或者加载某一个数(跳转到某一个地址)。    其余需要设计的部件还有指令寄存器和指令译码器,这两个的具体功能,后续再详细说明。    然后是执行指令:    我们用指令是干嘛的,当然是每一条指令对应了某个操作,具体的指令如下表:
   我们考虑最上面的三条MOV指令,其具体操作如下:
   我们发现指令会指定某些数据进行操作,所以首先我们要存储数据,这里便要用到寄存器组。该寄存器组中包括三个寄存器A,B,C,其中A,B两个是储存具体的操作数,C存储的是一个地址,用于与RAM存储器进行数据交互。    然后后面有一些对两个操作数进行运算的操作,那么我们需要一个对两个操作数进行函数运算的运算器--ALU运算器。用于两个操作数的运算并输出运算结果。   一般来说对于数据的处理还应该包括对数据进行移位操作,我这里将该部分与ALU运算器分开,单独设计。   这样所有的部件基本上都过了一遍,总的原理图如下:
  接下来就是对各个部分的具体实现。