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《8位cpu的设计,vhdl语言,综合性实验实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、综合性实验报告计算机组成原理年级专业班级：10级软工R3班小组号：5完成日期：2012-06-06小组成员、组内分工及各成员成绩学号姓名（组长排第一个）分工工作量比例（组长指定）自评成绩（组长指定）201031000326杨湧通用寄存器34%100201031000325严英鹏ALU相关22%100201031000430郑兆龙存储器22%100201031000327杨宇控制逻辑22%100【分工包括：取指及调试、控制逻辑、执行(ALU相关)、通用寄存器组、存储器等】（一）实验类型：验证性+设计性（二）实验类别：综合性专业基础实验（三）实验学时数：8
2、学时（四）实验目的理解和验证参考代码，并在其基础上，通过适当改造，尝试设计一个简单的CPU，并测试其结果。（五）实验内容设计一个能验证计算机CPU工作原理的实验系统，包括取指部分、指令译码部分、执行部分、通用寄存器组以及存储器，并测试其结果。（六）实验要求根本目标：缩小到8位的数据通路，也即是4位OP和4位的地址码。（参考代码是16位数据通路，也即8位OP和8位的地址码）(参见实践报告.doc中的9-11页的指令系统总体说明)学生按照实验要求，在实验平台上实现具有存储与运算功能的计算机系统，并能通过测试，以验证其正确性。具体要求如下：（1）取指及调试(
3、组长兼任)。熟悉指令取指过程，并把16位的部分改为8位。使用DebugController和系统中的调试模块(reg_testa.vhd，reg_test.vhd)。（2）熟悉电原理图的连接，以通用寄存器组部分为例。实现上，用实验4所用的简单通用寄存器组（4个寄存器+1个2-4译码器+2个4选1多路开关）设计方法，替代参考代码中的通用寄存器组部分。（3）学习和掌握控制逻辑。设计一套指令集（可在原参考代码指令集的基础上做删减，从中选取16条基本的指令），并修改控制器中指令集的译码部分。（4）执行部件，ALU的改造。可在原参考代码的基础上，改变某些运算功能
4、的实现方式，比如加、减、增1、减1等算术运算。实现上，原参考代码采用了最少编码量的“+”、“-”号实现。可以改用通过portmap语句调用系统自带的加法器，也可以进一步自己编写加法器，然后用portmap语句调用。（5）存储器部分的加入。原参考代码采用的带外部存储器的模式。实现上，可以在实验3的基础上，设计一个适合加到本CPU系统的存储器部分，通过与原参考代码系统连接外带存储器的数据线、控制线和地址线相连接。此部分设计中，存储器的指令置入是一个难点。可以考虑简单点的作为只读模式把指令写死在存储器中（可用于验证指令的执行）；或者考虑在reset的那一拍里
5、，实现存储器中待指令的置入。存储器模块单独调试可行后再加到系统上。（七）实验设备TEC-CA组成原理实验箱。（八）实验课承担单位：信息学院（九）总结构图（组长负责组织填写）（十）指令集（组长负责组织填写）（参考实验大纲中的示例，结合各小组自己的设计），撰写内容可参照参考材料的实践报告.doc中的指令系统总体说明(p9-11页)（1）指令格式分类（按指令字长和操作数不同）：①单字单操作数指令743210OPCODEDEST_REG00OPCODEOFFSET包括：DEC,INC,SHL,SHR,JR,JRC,JRNC,JRZ,JRNZ,JRS,JRNS②
6、单字双操作数指令743210OPCODEDEST_REGSOUR_REG包括：ADD,SUB,AND,CMP,XOR,TEST,OR,MVRR,ADC,SBB,LDRR,STRR③单字无操作数指令743210OPCODE0000包括：CLC,STC④双字单操作数指令743210OPCODE0000ADR包括：JMPA⑤双字双操作数指令743210OPCODEDEST_REG00DATA包括：MVRD（2）指令的分组及节拍：由于没有中断操作，本机指令的执行步骤可概括如下：读取指令：地址寄存器<-指令地址，修改PC内容使其指向下一条将要执行的指令；读内存，
7、指令寄存器<-读出的内容。分析指令执行指令：通用寄存器之间的运算或传送，可1步完成；读写内存，通常要两步完成。根据指令的执行步骤不同，可以把全部指令分为A、B两组。其中A组指令完成的是通用寄存器之间的数据运算或传送，或其他一些特殊操作，在取指之后可一步完成，包括：ADD、SUB、AND、XOR、OR、INC、DEC、CMP、ADC、JR、JRC、JRNC；B组指令完成的是一次内存读写操作，在取指之后可两步完成，包括：JMPA,LDRR,STRR,MVRD。在编码的时候以指令操作码的最高位来区分A、B组指令，0为A组指令，1为B组指令。在控制器方面我们选
8、用了组合逻辑控制器方案。使用节拍来标记每条指令的执行步骤。由指令而定，在我们的系统中不同的执行
