第6讲-CPU设计.pdf

第六章 CPU设计 6.1 CPU的设计规范 6.2 一个非常简单CPU的设计与实现 6.3 相对简单CPU的设计和实现 6.4 简单CPU的缺点 6.5 实例：8085微处理器的内部结构 计算机组成与结构 湖南大学计算机与通信学院 6-1 CPU的设计的两种方法： • 硬布线逻辑控制 （Hardwired Control） • 微序列控制器 （Microsequencer） (微序列控制或微程序控制) 计算机组成与结构 湖南大学计算机与通信学院 6-2 6.1 CPU的设计规范 1．设计CPU的步骤 ◆ 确定它的用途 关键：使CPU的处理能力和它所执行的任务匹配。 ◆ 设计指令集结构及不包括在ISA 中的必要的寄存器。 ◆ 设计状态图 • 列出在每个状态中执行的微操作 • 从一个状态转移到另外一个状态的条件 ◆ RTL描述各状态下的操作 ◆ 用组合逻辑电路实现 计算机组成与结构 湖南大学计算机与通信学院 6-3 2．CPU执行如下的操作序列 • 取指令周期：从存储器中取出一条指令，然后 转到译码周期。 • 译码周期：对该指令进行译码，即确定取到的 是哪一种指令，然后转移到这种指 令对应的执行周期。 • 执行周期：执行该指令，然后转移到取指令周 期去取下一条指令 3．一般CPU状态图 计算机组成与结构 湖南大学计算机与通信学院 6-4 计算机组成与结构 湖南大学计算机与通信学院 6-5 6.2 一个非常简单CPU的设计与实现 6.2.1 非常简单CPU的设计规范 1．64字节的存储空间，每个字节是8位。 6位宽的地址：A[5..0] 存储字的8位宽数据：D[7..0] 2．一个程序员可以访问的寄存器AC （8位累加器） 3．指令集（4条指令） 计算机组成与结构 湖南大学计算机与通信学院 6-6 指令 指令码 操作 ADD 00AAAAAA AC←AC ＋M[AAAAAA] AND 01AAAAAA AC←AC ∧M[AAAAAA] JMP 10AAAAAA GOTO AAAAAA INC 11XXXXXX AC←AC ＋1 计算机组成与结构 湖南大学计