简易计算机系统综合设计设计报告
班级姓名学号
一、设计目的
连贯运用《数字逻辑》所学到的知识，熟练掌握EDA工具的使用方法，为学习好后续《计算机原理》课程做铺垫。

二、设计内容
①按给定的数据格式和指令系统，使用EDA工具设计一台用硬连线逻辑控制的简易计算机系统；
②要求灵活运用各方面知识，使得所设计的计算机系统具有较佳的性能；
③对所做设计的性能指标进行分析，整理出设计报告。

三、详细设计
3.1设计的整体架构
控制信号
3.2各模块的具体实现
1.指令计数器（zhiling_PC）
元件：
输入端口：CLK，RESET，EN；
输出端口：PC[3..0]；
CLK：时钟信号；
RESET：复位信号；
EN：计数器控制信号，为1的时候加一；
PC[3..0]：地址输出信号；
代码：
波形图：
总共有九条指令，指令计数器从0000到1000；功能：
实现指令地址的输出；
2.存储器（RAM）
元件：
输入端口：PC[3..0]，CLK；
输出端口：zhiling[7..0]；
CLK：时钟信号；
PC[3..0]：指令地址信号；
zhiling[7..0]：指令输出信号；
代码：
波形图：
功能：
根据输入的地址输出相应的指令；
3.指令译码器（zlymq）
元件：
输入端口：zhiling[7..0]；
输出端口：R1[1..0]，R2[1..0]，M[3..0]；zhiling[7..0]：指令信号；
R1：目标寄存器地址；
R2：源寄存器地址；
M[3..0]：指令所代表的操作编号；
代码：
波形图：
功能：
实现指令的操作译码，同时提取出目标寄存器和源寄存器的地址；
4.算术逻辑运算器（ALU）
元件：
输入端口：EN_ALU，a[7..0]，b[7..0]，M[3..0]；
输出端口：c[7..0]，z；
EN_ALU：运算器的使能端；
a[7..0]：目标寄存器R1的值；
b[7..0]：源寄存器R2的值；
M[3..0]：指令所代表的操作编号；
c[7..0]：运算结果；
z：运算完成的信号；
代码：
波形图：
功能：
实现算术逻辑运算，输出运算结果；
5.选择器（cpu_counter）
元件：
输入端口：CLK，R1[1..0]，R2[1..0]；
输出端口：EN_A，EN_B，EN_ALU，R，C，AD[1..0]；CLK：时钟信号；
R1[1..0]：目的寄存器地址；
R2[1..0]：源寄存器地址；
EN_A：暂存器A的控制信号；
EN_B：暂存器B的控制信号；
EN_ALU：运算器alu的控制信号；
C：指令计数器的控制信号；
AD[1..0]：寄存器的地址；
R：通用寄存器的可读控制信号；
代码：
波形图：
功能：
控制运算器ALU的运行时间，控制暂存器A，B的数据输入，控制通用寄存器的输出，控制指令计数器的技术，实现时序的统一性；
6.暂存器（jcq）
元件：
输入端口：CLK，RESET，K，s[7..0]；
输出端口：Q[7..0]；
CLK：时钟信号；
RESET：复位信号；
K：暂存器输入控制端口；
Q[7..0]：数据输出端口；
代码：
波形图：
功能：
实现运算数据的暂时储存；
7.通用寄存器组（tyjcqz）
元件：
输入端口：CLK，RESET，R，W，AD[1..0]，WR[7..0]；
输出端口：s[7..0]；
CLK：时钟信号；
RESET：复位信号；
R：数据读取控制信号；
W：数据写入控制信号；
AD[1..0]：寄存器的地址；
WR[7..0]：写入的数据；s[7..0]：数据输出端口；代码：
波形图：
功能：
实现寄存器ABC，保存ABC中的数据，实现运算结果的保存；
四、系统测试
4.1 测试环境
4.2 测试代码
指令的汇编符号指令的功能指令的二进制编码MOV R1，R2 （R2）→R1 0011 R1 R2 MOV M，R2 （R2）→（C）0011 11 R2 MOV R1，M （（C））→R1 0011 R1 11 ADD R1，R2 （R1）+（R2）→R1 1001 R1 R2 SUB R1，R2 （R1）-（R2）→R1 0110 R1 R2 AND R1，R2 （R1）∧（R2）→R1 1110 R1 R2 NOT R1 /（R1）→R1 0101 R1 XX SHR R1 （R1）逻辑右移一位→R1 1010 R1 00 SHL R1 （R1）逻辑左移一位→R1 1010 R1 11
A：00000111 B：00001000 C：00000011
4.3测试结果
五、总结
刚开始做CPU的时候什么思路都没有，后来经过小组讨论才找到一点思路，决定才寄存器做起，后面经过几天的讨论和努力，我们开始慢慢的理清了思路，开始跟着我们的思路将一个一个的元件写出来，到后面再将其连接成电路图发现波形图不对，后来我们开始一个输出一个输出的加，测试每一个元件在总电路图中的输出，寻找出现的错误，经过了几天的努力我们终于实现了CPU的功能，感觉加深了自己对于各种硬件功能的理解，让自己学到了许多。