计算机学科实验基地

实验报告

实验类型：必修 √ 选修 实验日期：06 年 06 月 28日

实验名称：组合逻辑控制器逻辑设计

实验地点：实验基地

学生姓名： 指导教师：

班 级： 评阅教师：

同组学生：

计算机科学与工程学院制

实验报告内容：

实验目的

理解组合逻辑控制器的结构及功能，理解微命令信号和时序信号的产生，并学会如何采用VHDL语言对硬件逻辑进行描述并下载到FPGA芯片中，从而设计完成一个具有组合逻辑控制器功能的芯片。

实验方案与计划(对硬件和项目设计)

模块结构和功能设计

顶层模块的功能描述：

根据现行指令、控制台命令、时序系统等产生模型机所需微命令；控制整个CPU的运行。

输入：RST /*复位信号

CLK /*系统时钟；

IR_CODE /*指令输入(16 位)；

输出：READ_COM /*读存储器；

WRITE_COM /*写存储器；

CPR0_P /*寄存器R0的打入脉冲

CPR1_P /*寄存器R1的打入脉冲

CPR2_P /*寄存器R2的打入脉冲

CPR3_P /*寄存器R3的打入脉冲

CPC_P /*寄存器C的打入脉冲

CPD_P /*寄存器D的打入脉冲

CPPC_P /*寄存器PC的打入脉冲

CPSP_P /*寄存器SP的打入脉冲

CPMBR_P /*寄存器MBR的打入脉冲

CPMAR_P /*寄存器MAR的打入脉冲

CPPSW_P /*寄存器PSW的打入脉冲

SMBR /*寄存器MBR的置入端;

SIR /*寄存器IR的置入端;

EMAR /*寄存器MAR的使能端;

SELA3 /*选择器A的选择控制(3位)

SELB3 /*选择器B的选择控制(3位)

CON_ALU6 /*ALU的功能控制(6位)

SHIFT_REG2 /*移位器的控制(2位)—左移、右移、直传(DM);

组合逻辑控制器内部框图：

1、指令译码器

说明：由于译码后输出较多，所以按操作类型(IR15—IR12)，源寄存器号(IR11—IR9)，源寻址方式(IR8--IR6)，目的寄存器号(IR5—IR3)，目的寻址方式(IR2—IR0)分为五个译码器。

操作类型译码 U_OPER_DECOD

输入：IR15，IR14，IR13，IR12

输出：MOV，ADD，SUB，AND，OR，EOR，COM，NEG，INC，DEG，SL，SR，JMP_RST，JSR

功能描述表：

IR15IR14IR13IR12IR_OPER_TYPE0000MOV0001ADD0010SUB0011AND0100OR0101EOR0110COM0111NEG1000INC1001DEC1010SL1011RL1100JMP/RST1101JSR

源寄存器号译码 U_SREG_DECOD

输入：IR11，IR10，IR9

输出：S_R0 , S_R1 , S_R2 , S_R3 , S_SP , S_PSW , S_PC

功能：

IR(11 DOWNTO 9) IR_SREG_TYPE000S_R0001S_R1010S_R2011S_R3100S_SP101S_PSW110--------------------111S_PC

(3)源寄存器寻址方式译码 U_SADDR_DECOD

输入：IR8，IR7，IR6

输出：S_ADDR_REG , S_ADDR_INDI , S_ADDR_DECR , S_ADDR_INCR , S_DOUB_INDI , S_ADDR_VARI , S_ADDR_SKP

功能：

IR8IR7IR6IR_SREG_ ADDR000RS_ADDR_REG001(R )S_ADDR _INDI010--(R) S_ADDR _DECR011(R)+S_ADDR _INCR100@(R)+S_DOUB_INDI101X