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  • 目录一.整体结构图二.基本指令数据通路(1)取指令数据通路(2)LOAD执行指令数据通路(3)MOVE执行指令数据通路(4)ADD...对于该指令我们需要将指令存入IR,然后PC指向下一个地址 (1)将PC的值输出,需要给出一

    一.整体结构图

    在这里插入图片描述

    有很多的读写控制指令,需要分阶段来执行指令。

    基本指令有LOAD,MOVE,ADD,STORE,JMP等等。

    二.基本指令数据通路

    (1)取指令数据通路

    在这里插入图片描述

    分四个阶段进行取指令操作
    对于该指令我们需要将指令存入IR中,然后PC指向下一个地址

    (1)将PC的值输出,需要给出一个PCout控制信号将其送到总线,然后给出ARin控制信号将其送入AR中,同时一个Xin控制信号将其送入X寄存器中。(注意是在时钟周期到来时将其写入)

    (2)选择ALU的+1控制信号将X中存放的地址进行该操作(MIPS为+4),然后输入到Z中(因为Z没有输入控制信号所以直接输入,进入其中进行锁存)。同时主存给出Read信号开始读取地址中的内容。

    (3)此时我们需要将更新后的PC值返回PC,所以给出Zout输入信号进入总线,并且有PCin输入信号进行输入操作。将主存中的内容读取到DR中。

    (4)我们通过DRout和IRin将DR中的值送入到IR中。当指令取出后再送到指令译码器生成操作控制信号。

    (2)LOAD执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    同样分四个阶段进行执行操作
    对于该指令我们需要将IR中的指令取出放入主存中找到对应的值,然后存入R0

    (1)我们通过IRout控制信号取出指令进入总线,然后通过ARin控制信号存入AR中。

    (2)进行指令再主存中的读取

    (3)通过DREin信号将结果输入DR中

    (4)通过DRout和R0控制信号,将结果存入R0寄存器中,Load指令操作结束。

    (3)MOVE执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    该操作只有一个阶段
    我们将10即IRA中的值传递给寄存器R1

    (1)通过IRout控制信号输出到总线,然后通过R1in控制信号输入到R1寄存器中。

    (4)ADD执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    分三个阶段
    将寄存器R0和R1中的值相加并返回到R0中

    (1)通过R0out信号将R0中的值送入总线,然后通过Xin指令锁存到X寄存器中。

    (2)通过R1out控制信号将结果输入到ALU的B端,然后通过ADD控制信号,将X中的值与其相加,求得结果放入暂时寄存器Z中。

    (3)通过Zout控制信号和R0in控制信号将结果转移到R0中。

    (5)STORE执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    分三个阶段
    将R0的值写入主存,地址为R2的地址

    (1)通过R2out和ARin信号将地址存放到AR中

    (2)通过R0out和DRin信号将值存放到DR中

    (3)通过主存的Write信号和DREout信号将该内容写入主存

    (6)JMP执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    只有一个阶段
    将PC跳转到1000的位置

    (1)立即数存放再IR中,我们通过IRout和PCin信号将该地址输入到PC中

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  • 1) 支持算术运算、逻辑运算、存储器读写、寄存器间数据传送等几类指令; 2) 支持立即数寻址、直接寻址、隐含寻址、寄存器寻址等几种基本数据寻址方式和顺序寻址、跳跃寻址方式; 3) 支持10条以上的指令;...
  • 帮助学生理解单总线结构CPU基本原理,能设计基于微程序控制器的单总线CPU,使得MIPS程序能单总线结构上运行,最终能运行简单的排序程序sort-5.hex。 实验内容 完成前面所有实验关卡以后,本关进行最终的联调,...

    实验目的

    帮助学生理解单总线结构CPU基本原理,能设计基于微程序控制器的单总线CPU,使得MIPS程序能在单总线结构上运行,最终能运行简单的排序程序sort-5.hex。

    实验内容

    完成前面所有实验关卡以后,在本关进行最终的联调,测试排序程序。
    在RAM中加载sort-5.hex程序,ctrl+k自动运行,程序应该运行至0x7c1节拍停下,指令计数为251,注意最后一条指令是一条beq分支指令,会跳回当前指令继续执行,是死循环。
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    • 内存数据如下:

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    • MipsOnBusCpu-1.circ ◆单总线CPU(微程序) 子电路

    在这里插入图片描述

    测试:

    预期输出:
    Clks     ControlBus ErrBit
    实际输出:
    Clks     ControlBus ErrBit
    

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  • CPU内部单总线方式

    2020-07-28 07:28:43
    CPU内部单总线方式 1.指令周期的数据流 2.数据通路 3.CPU内部单总线方式 4.总结

    CPU内部单总线方式

    1.指令周期的数据流
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    2.数据通路
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    3.CPU内部单总线方式
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    在这里插入图片描述
    4.总结
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  • 文章目录数据通路CPU内部单总线方式1.寄存器之间数据传送2.主存与CPU之间的数据传送3.执行算术或逻辑运算CPU内部单总线方式——例题解答: 数据通路 数据通路:数据功能部件之间传送的路径。 也就是信息从哪里...

    数据通路

    数据通路:数据在功能部件之间传送的路径。

    也就是信息从哪里开始中间经过哪些部件最后传到哪里,由控制部件产生的控制信号建立数据通路

    数据通路的基本结构可分为三类:

    1. CPU内部单总线方式。
    2. CPU内部多总线方式。
    3. 专用数据通路方式。

    CPU内部单总线方式

    内部总线是指同一部件,如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线;

    系统总线是指同一台计算机系统的各部件,如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线。

    1.寄存器之间数据传送

    比如把PC内容送至MAR,实现传送操作的流程及控制信号为:

    (PC)→Bus 	PCout有效,PC内容送总线
    Bus→MAR 	MARin有效,总线内容送MAR
    
    也可写为: (PC)→Bus→MAR
    也有的教材写为: PC→Bus→MAR
    

    重要的是描述清楚数据流向

    2.主存与CPU之间的数据传送

    比如CPU从主存读取指令,实现传送操作的流程及控制信号为:

    (PC)→Bus→MAR 	PCout和MARin有效,现行指令地址→MAR
    1→R 			CU发读命令(通过控制总线发出,图中未画出)
    MEM(MAR)→MDR 	MDRin有效
    MDR→Bus→IR 		MDRout和IRin有效,现行指令→IR
    

    在这里插入图片描述

    3.执行算术或逻辑运算

    比如一条加法指令,微操作序列及控制信号为:

    Ad(IR)→Bus→MAR 		MDRout和MARin有效(或AdIRout和MARin有效)
    1→R 				CU发读命令
    MEM(MAR)→数据线→MDR 	MDRin有效
    MDR→Bus→Y 			MDRout和Yin有效,操作数→Y
    (ACC)+(Y)→Z 		ACCout和ALUin有效,CU向ALU发送加命令
    Z→ACC 				Zout和ACCin有效,结果→ACC
    

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    CPU内部单总线方式——例题

    设有如图所示的单总线结构,分析指令ADD (R0),R1 的指令流程和控制信号。
    在这里插入图片描述

    解答:

    1. 分析指令功能和指令周期
      功能:((R0))+(R1)→(R0)
      取指周期、间址周期、执行周期

    2. 写出各阶段的指令流程
      取指周期:公共操作

    时序微操作有效控制信号
    1(PC)→MARPCout,MARin
    2M(MAR)→MDR ,(PC)+1→PCMemR,MARout,MDRinE
    3(MDR)→IRMDRout,IRin
    4指令译码-
    5(可省)(PC)+1→PC-

    间址周期:完成取数操作,被加数在主存中,加数已经放在寄存器R1中。

    时序微操作有效控制信号
    1(R0)→MARR0out,MARin
    2M(MAR)→MDRMemR,MARout,MDRinE
    3(MDR)→YMDRout,Yin

    执行周期:完成取数操作,被加数在主存中,加数已经放在寄存器R1中。

    时序微操作有效控制信号
    1(R1)+(Y)→ZR1out,ALUin,CU向ALU发ADD控制信号
    2(Z)→MDRZout,MDRin
    3(MDR)→M(MAR)MemW,MDRoutE,MARout

    各个周期之执行数据流程图如下:
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  • 总线结构

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在单总线结构的cpu中