發(fā)布時(shí)間：2020-06-08 20:36

【摘要】：計(jì)算器是一個(gè)典型的大規(guī)模數(shù)字集成電路,它是一個(gè)完整的數(shù)字系統(tǒng),在其內(nèi)部集成了大量的數(shù)字電路模塊,如算術(shù)邏輯單元ALU,控制系統(tǒng)各模塊,顯示驅(qū)動(dòng)模塊等,它將所有的實(shí)現(xiàn)其功能的模塊集中在了一塊芯片上,構(gòu)成了一個(gè)微處理器系統(tǒng),體現(xiàn)了微處理器設(shè)計(jì)的基本思想。 本文首先對(duì)計(jì)算器電路的基本構(gòu)建思想做了比較詳細(xì)的闡述,對(duì)電路的控制系統(tǒng)的思想進(jìn)行了介紹,根據(jù)電路的控制思想,完成了對(duì)電路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),并對(duì)傳統(tǒng)的控制模塊進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,使其控制功能得到擴(kuò)展。電路控制采用微程序控制思想實(shí)現(xiàn),使MPU實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì),利用ROM存儲(chǔ)指令,在工作時(shí)系統(tǒng)再進(jìn)行調(diào)用的方式進(jìn)行控制,使硬件設(shè)計(jì)軟件化,比傳統(tǒng)的組合邏輯控制節(jié)約了大量的器件。 此外,本文還對(duì)計(jì)算器電路的顯示和驅(qū)動(dòng)做了比較深入的分析,對(duì)顯示輸出端口的復(fù)用及顯示輸出原理進(jìn)行了分析,闡述了鍵盤掃描及LCD驅(qū)動(dòng)電路的工作原理,并對(duì)電路的顯示及其驅(qū)動(dòng)模塊做了功能仿真,仿真表明電路的復(fù)用思想得到完全實(shí)現(xiàn)。根據(jù)電路串行設(shè)計(jì)思想的要求,對(duì)電路的ALU進(jìn)行了串行設(shè)計(jì),并通過(guò)一位加法器和串行移位寄存器實(shí)現(xiàn)了串行運(yùn)算的思想,通過(guò)對(duì)全減功能的仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。 最后對(duì)電路的各系統(tǒng)模塊和指令系統(tǒng)做了相應(yīng)介紹,并對(duì)相應(yīng)的重要模塊進(jìn)行了仿真,進(jìn)一步驗(yàn)證了系統(tǒng)各模塊功能的正確性。
【圖文】：

第二章 計(jì)算器芯片系統(tǒng)架構(gòu)計(jì)算器芯片芯片結(jié)構(gòu)與微處理器類似，一般分為運(yùn)算和控制兩大部分，運(yùn)算部分一般稱為數(shù)據(jù)通路或執(zhí)行單元，由 ALU、寄存器、移位器等組成，其功能是實(shí)現(xiàn) MPU 內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行各種運(yùn)算，ALU 和寄存器之間的數(shù)據(jù)交換。控制單元包括只讀存儲(chǔ)器 ROM、程序計(jì)數(shù)器 PC、地址寄存器、指令寄存器 IR，主要完成找到下一個(gè)要被運(yùn)行的指令或是將被處理的程序，負(fù)責(zé)程序的流程管理，控制系統(tǒng)完成既定的每一項(xiàng)功能。圖 2-1 所示為計(jì)算器原理結(jié)構(gòu)框圖。對(duì)于 12 位 RISC 計(jì)算器來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)通路包含了 ALU、數(shù)據(jù)寄存器、工作和標(biāo)志寄存器，控制單元由地址模塊、ROM 模塊、譯碼模塊、時(shí)鐘控制器模塊組成。本章將討論 12 位 RISC 計(jì)算器的基本構(gòu)建思想。

圖 2-2 控制器基本框圖圖 2-2 所示反映了控制器的工作特性：指令寄存器中存放著即將執(zhí)行的指令，這些指令是從主存中讀取后暫存在這里的。操作碼和操作地址經(jīng)地址譯碼器譯碼過(guò)后形成一些輸出信號(hào)，這些信號(hào)是產(chǎn)生微命令的基本邏輯依據(jù)。當(dāng)然，微命令的構(gòu)成還受其他的信號(hào)共同影響，如狀態(tài)寄存器的輸出狀態(tài)，，由鍵盤發(fā)出的發(fā)出的控制命令，I/O 接口的相關(guān)信息，外部請(qǐng)求信息等。如果電路信號(hào)是分時(shí)產(chǎn)生的，那么還需要系統(tǒng)提供關(guān)于分時(shí)信號(hào)的時(shí)序信息。如基本的時(shí)鐘周期，節(jié)拍信號(hào)等。指令寄存器中存放有操作地址信息，這些信息被送往地址譯碼電路后形成實(shí)際的操作地址，或送往主存寄存器，或直接送往運(yùn)算單元，按寄存器信息選取操作對(duì)象[8]。當(dāng)指令執(zhí)行完成后，PC 的值加 1，以形成下一條指令的地址。當(dāng)程序需要轉(zhuǎn)移執(zhí)行時(shí)，指令寄存器中的地址信息被地址譯碼電路譯碼為轉(zhuǎn)移地址，并送入程序寄存器 PC 中，使程序地址改變，從而完成地址轉(zhuǎn)移。上面的分析闡述了控制器對(duì)數(shù)據(jù)流和指令流的控制。2.1.2 微程序控制器
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP323;TN47

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 趙延賓;嵌入式計(jì)算器單芯片的分析與設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2703614