简单CPU系统设计与实现

数字电路综合实验报告

简单CPU系统设计与实现

1设计课题的任务要求

设计一个简单的CPU及其外部模块，能够完成机器代码的输入、存储、执行和结果显示。 基本要求：

指令要求至少有空指令，跳转指令，加法指令，存取数据指令。 利用自己设计的指令系统编写一段机器语言，可以完成求两个小于256的数的最大公约数。

北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验报告

机器语言通过拨码开关和按键逐条输入，通过程序执行开关控制程序执行，最后在数码管或LED灯上显示结果。 提高要求：设计并实现其它指令。 2系统设计 2.1 设计思路

设计的简易CPU系统主要由指令存储器（可以通过拨码和按键读入指令）、控制器、内部寄存器、内存以及ALU构成。设计过程重点考虑如下事项：读/写寄存器，读/写存储器以及执行指令。通过执行读入的指令以及编写好的求两个数的最大公约数的程序来测试该系统的功能。 2.2 总体框图 2.2.1 系统总体框图

由设计思路，可绘制如下的简单CPU系统总体框图：

最终在quartusII中连接好的CPU系统图如下所示（其中的ACC属于ALU部件）：

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2.2.2 系统状态转移图

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录入指令 开始执行指令 指令执行结束，等待再次执行或等待录入指如上图，系统共有3个状态：S0、S1、S2。分别为S0：在这一状态，通过拨码和按键录入要执行的指令。S1：在这一状态，CPU执行程序，即S0录入的指令。S2：在这一状态，CPU执行完全部程序，等待再次执行或等待录入指令。 2.2.3 求解最大公约数的程序框图

设a,b为给定的两个整数，用辗转相减法求解他们的最大公约数：