如何使用logisim - 图文(5)

1， 指令指针寄存器PC 2， 指令存储器ROM 3， 寄存器文件 4， ALU 5， 内存单元 6， 控制逻辑单元

一个大体的CPU的结构图：

4，总结

从分析结果来看，我们需要的实现的几个模块都在图中表现出来了，他们之间的关系也基本如上图所示，更详细的说明请参考罗老板的课件吧。

我们要设计中可能用到的库中的模块有以下几种，寄存器模块，RAM，ROM，算术以及逻辑运算单元比如加法器，移位，与或门等。

当然还有前面我们讲到的数据选择器，这个会在Controller中用到，另外在每个单元模块前做数据选择也会用到。

第四步：制作一个寄存器组（也称寄存器文件）模块（组件）。 1，输入与输出

根据前面设计总揽中得到的模块间的关系，设计出输入输出端口，包括rs，rt，rw，另外是rsBus，rtBus，当然还有使能控制，时钟，reset等。

2，寄存器

作为第一小步你可以先放四个寄存器，然后做出一个输出，即可选择四个寄存器中的任意一个的值输出。

注意：用MegaWizard生成模块文件的时候，别忘了加一个后缀，因为这里都是子模块设计，后面要应用到顶层设计中去，为避免各个子模块设计中引入的标准模块文件重名，推荐加一个子模块名字的后缀，例如lpm_dff_reg0，就表示reg模块中引入的lpm_dff模块。

3， 输入输出数据选择器

四个寄存器不能同时全部加到两个数据输出端口rsBus和rtBus上，rwBus一次也只能对一个寄存器写入，那么就需要相应的数据选择以及写使能控制。

4， 整体设计

全部完成好的原理图如下：

各个部分之间的关系如结构框图：

5， 总结

从设计一开始要养成良好的绘图习惯，以结构清晰为原则，设计按照一定顺序完成，比如这里的顺序就是：

输入输出端口——>核心模块——>数据通路控制 另外将各部分功能用注释文字标好，方便阅读。 书接上回……

第四步：制作一个ALU 输入输出端口

ALU的输入输出相对简单，输入是两个操作数和一个操作符，输出是计算结果。

各运算单元

为了节省片上资源，加减法器使用一个，用一根选择线控制加或减，逻辑左右移位也是用一根选择线控制左右移。

数据通路选择

上面的各运算单元是并行工作的，对于输入的两个操作数，几个运算单元都会计算结果，至于输出哪一个，要通过后面的数据选择器来控制了。选择器的选择开关接的是操作符，这样输出结果就是操作数对应的操作运算得到的的结果了。

第五步：制作一个PC指针寄存器 4，PC指针寄存器

关于PC指针的操作很多，有一般指令所需的PC+1操作（这里是+1操作，与课件中+4稍有不同，因为我们后面设计ROM的时候按16位数据线设计，每个地址存储的是16位数

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