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《VHDL与数字系统课程设计(简单处理器设计).doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、.课程设计报告实践课题：VHDL与数字系统课程设计学生：XXX指导老师：XXX、XXX系别：电子信息与电气工程系专业：电子科学与技术班级：XXX学号：XXX..一、设计任务用VHDL设计一个简单的处理器，并完成相关的仿真测试。.设计要求：图1是一个处理器的原理图，它包含了一定数量的寄存器、一个复用器、一个加法/减法器（Addsub）,一个计数器和一个控制单元。图1简单处理器的电路图数据传输实现过程：16位数据从DIN输入到系统中，可以通过复用器分配给R0~R7和A，复用器也允许数据从一个寄存器传通过Bus送到另外一个寄存器。加法和
2、减法的实现过程：复用器先将一个数据通过总线放到寄存器A中，然后将另一个数据放到总线上，加法/减法器对这两个数据进行运算，运算结果存入寄存器G中，G中的数据又可根据要求通过复用器转存到其他寄存器中。下表是该处理所支持的指令。操作功能..mvRx,RymviRx,#DaddRx,RysubRx,RyRx←[Ry]Rx←DataRx←[Rx]+[Ry]Rx←[Rx]-[Ry]1）Rx←[Ry]:将寄存器Ry中的容复制到Rx；2）MviRx，#D：将立即数存入寄存器Rx中去。所有指令都按9位编码（取自DIN的高9位）存储在指令存储器IR中
3、，编编码规则为IIIXXXYYY，III表示指令，XXX表示Rx寄存器，YYY表示Ry寄存器。立即数#D是在mvi指令存储到IR中之后，通过16位DIN输入的。有一些指令，如加法指令和减法指令，需要在总线上多次传输数据，因此需要多个时钟周期才能完成。控制单元使用了一个两位计数器来区分这些指令执行的每一个阶段。当Run信号置位时，处理器开始执行DIN输入指令。当指令执行结束后，Done信号置位，下表列出四个指令在执行过程中每一个时间段置位的控制信号。时间指令T0T1T2T3(mv):I0(mvi):I1(add):I2(sub):I
4、3IRinIRinIRinIRinRYout,RXin,DoneDINout,RXin,DoneRXout,AinRXout,Ain--------RYout,Gin,AddsubRYout,Gin,Addsub--------Gout,RXin,DoneGout,RXin,Done二、实现功能说明2.1mvRx,Ry实现的功能：将寄存器Rx的值赋给寄存器Ry（以mvR0,R5为例）（1）计数器为“00”时,指令寄存器的置位控制信号输入端IRin=1有效，将DIN输入的数据的高9位锁存。置位的控制信号如图3加粗黑线所示。..图3（
5、2）计数器为“01”时,首先控制单元根据设计器为“00”时输入的指令，向复用器发出选通控制信号，复用器根据该控制信号让R5的值输出到总线上，然后控制单元控制寄存器R0将总线上的值锁存，完成整个寄存器对寄存器的赋值过程。置位的控制信号和数据流如图4加粗黑线所示。图42.2mviRx,#D实现的功能：将的立即数#D赋给寄存器Rx（以mvR0,#D为例）（1）计数器为“00”时,指令寄存器的置位控制信号输入端IRin=1有效，将DIN输入的数据的高9位锁存。置位的控制信号如图5加粗黑线所示。..图5（2）计数器为“01”时,首先控制单元
6、根据设计器为“00”时输入的指令，向复用器发出选通控制信号，复用器根据该控制信号让DIN的值输出到总线上，然后控制单元控制寄存器R0将总线上的值锁存，完成整个立即数对寄存器的赋值过程。置位的控制信号和数据流如图6加粗黑线所示。图62.3addRx,Ry和subRx,Ry实现的功能：将寄存器Ry的值加上/减去寄存器Rx的值并赋给寄存器Rx（以add/subR0,R1为例）。（1）计数器为“00”时,指令寄存器的置位控制信号输入端IRin=1有效，将DIN输入的数据的高9位锁存。置位的控制信号如图7加粗黑线所示。..图7（2）计数器为
7、“01”时,首先控制单元根据设计器为“00”时输入的指令，向复用器发出选通控制信号，复用器根据该控制信号让R0的值输出到总线上，然后控制单元控制寄存器A将总线上的值锁存。置位的控制信号和数据流如图8加粗黑线所示。图8（3）计数器为“10”时,首先控制单元根据设计器为“00”时输入的指令，向复用器发出选通控制信号，复用器根据该控制信号让R1的值输出到总线上，然后控制单元控制加法/减法器addsub将寄存器A的值和总线上的值相加/相减并输出，接着寄存器G将加法/减法器addsub的计算结果锁存。置位的控制信号和数据流如图9加粗黑线所示
8、。..图9（4）计数器为“11”时,首先控制单元向复用器发出选通控制信号，复用器根据该控制信号让寄存器G的值输出到总线上，寄存器R0将总线上的值进行锁存，完成整个寄存器与对寄存器见加减法的运算过程。置位的控制信号和数据流如图10加粗黑线所示。图10
