logisim|計算機組成結課設計|16bit-CPU|調試

本文從基礎使用開始假褪，說明16bit-CPU中各個參數(shù)的意義款票，同時舉幾個例子谱醇。

基礎使用

.s文件對應massem.pl，basic_microcode文件對應uassem.pl夺蛇，兩個分別編譯出一個.ram文件與兩個.rom文件疚漆。

ram文件編譯

rom文件編譯

然后分別向RAM和ROM中Load image以上三個文件，就能夠將你的程序寫入這個CPU開始執(zhí)行了刁赦。

接下來來講ram和rom的編譯語言規(guī)則娶聘，我們不會講如何修改兩個pl文件，只講關于.s文件和basic_microcode文件的文字規(guī)則甚脉，以及整個線路的各引腳作用丸升。

各個元件

ram相關

RAM各位控制

計算機中有很多種代碼：

add、mul等屬于計算型0~15 dst型

add r1, r2, r3  #r1=r2+r3
mul r1, r2, r3  #r1=r2*r3
sub r1, r2, r3  #r1=r2-r3

jnez屬于單數(shù)字型 sti型

jnez    r1, aa #跳轉到aa行運行
----------------------------------------
40: addrsel=pc  imload=1
    aluop=sub  op2sel=0
這段是jnez 的底層代碼牺氨，

addrsel=pc對應了'addrsel=pc' =>     0 << 7
意思是第0左移七位狡耻，即第八位為0.
addrsel對應的第七第八位是PC的多路復用器的選擇位，對應關系如下
00：pc
01：immed存儲的是jnez第二個參數(shù)
10：alout當前ALU計算輸出
11：sreg當前reg的steg輸出位

imload=1對應了

sw猴凹、li單數(shù)字賦值 di型

li r5,x  
#給寄存器reg中r5位存x
sw  r0, 256  
#給內存RAM中第256字節(jié)存r0的數(shù)值夷狰，十進制的256是十六進制的100

以上不是用語不是很貼合，但是盡可能做到好理解郊霎。

如何在ram內構造循環(huán)沼头？

ram中任意一行開頭使用以下方式可以存儲一個值在x中，x的值為x所在行书劝。

~~~~
x:~~~~
jnez r1,x
#這段的意思是如果r1进倍！=0，則返回x所在行庄撮，x可是設置為一個數(shù)字背捌，可也以和這段一樣實現(xiàn)一個for循環(huán)

ram常用語句

除了各種語句和其匹配參數(shù)的調用，還有以下這些：

a:
在每行開頭使用可以將a=此行行數(shù)洞斯，之后可以用a作為一個數(shù)字參數(shù)使用毡庆，編譯自動識別數(shù)字。
goto xxx：
到xxx語句烙如，運行完本行就會進入這條語句么抗，編譯出來的decisionROM為xxx語句在controlROM中所在行。
if z then pcincr else jump
z代表了ALU的z參數(shù)亚铁，pcincr和jump都是語句蝇刀，如果z就是ALU輸出為zero，運行pcincr徘溢，else吞琐，運行jump捆探。

rom

在rom里創(chuàng)建新的語句首先要理解rom控制器每一個輸出控制位置對應的作用。

如何在rom中制作循環(huán)站粟？

rom文件編譯

我們先來看這段編譯黍图，我們可以看出來，代碼分成了兩個部分奴烙，一部分是后面的語句助被，一部分是前面的數(shù)字，那么前面的數(shù)字代表了什么呢切诀？

后面的語句對應了前面的兩組數(shù)字揩环，兩組數(shù)字前后分別對應了控制cpu線路的control ROM和控制control ROM的decision ROM。

舉個例子幅虑，jnez（40：）的代碼丰滑。

第一句：前側數(shù)字為00004000 8282,其中，00004000對應了二進制的第十五位為1其他為0翘单，控制了imload吨枉；而8282對應了decision輸出兩條數(shù)字82/82，這個數(shù)字通過cond位選擇z\n\c中的一個來選擇是第一條還是第二條哄芜。
（關于znc在ALU段說明）（此時cond位：17貌亭、18位=00）

控制imload作用為讓immed讀入RAM程序中的數(shù)字，這里.s文件中在0006行用loop：存儲了一個數(shù)loop=0006认臊，在編譯.s到.ram中會把loop變成常數(shù)0006來使用圃庭。（上文我的程序有做修改，源文件中l(wèi)oop在0006行）

第二句：進入82行失晴，前側數(shù)字位00000021 8687,其中剧腻，00000021對應了aluop（0001）和op2sel（10），控制ALU用減法涂屁，op2sel控制ALU低位輸入為0000书在；而86/87分別對應下一條指令。

下面是jnez循環(huán)的重點拆又，在RAM接收jnez前7個控制字的時候儒旬，后面數(shù)字字第二組為jnez語法的第一個參數(shù)，ALU高位輸入是這個參數(shù)帖族，即r1栈源。

原程序r1為參數(shù)

r2為參數(shù)

以上，此時ALU計算得r1-0000竖般，計算結果輸出在aluout甚垦，但是ALU中加配了z參數(shù)，所以還有一個輸出是z，當輸出為zero時艰亮，z=1闭翩。也就是r1=0，z=1迄埃，其他時候z=0.
所以當r1男杈！=0，下一條指令從86行讀取调俘，r1==0，下一條指令從87行讀取旺垒。

r1!=0

r1=00

第三句：進入86/87行彩库，前側數(shù)字位00000800 0000/00000a00 0000。對應下一條指令都是0000先蒋，說明要進行下一次輪回了骇钦。
00000800，控制pcload=1竞漾，即pc+1眯搭，進入下一條RAM中的語句。
00000a00业岁，控制pcsle=01鳞仙，pcload=1，pcsle選擇下一條語句為immed中存儲的行數(shù)笔时，第一局中我們將loop作為行數(shù)輸入進了immed中棍好，此時又進入到了loop所在行，完成了循環(huán)允耿。

以上就是jnez語句的解析借笙，現(xiàn)在我們了解了jnez語句在電路和ROM中的運行了，總結出以下幾點：

immed可以作為我們while循環(huán)的開頭存點
當然较锡，如果要做老師說的第二層业稼，我們就要封裝到ROM中，所以簡單的loop：加jnez語句的應用是不足夠的蚂蕴。作為一個語句低散，所以我們不僅要會使用，我們要理解底層掂墓，然后才能做出jnez級別的語句谦纱。
z可以作為判斷我們while循環(huán)的跳出判斷
通過z改變decisionROM中的下一位選擇，就可以通過線路中（reg或者ram）的數(shù)據(jù)來讓計算機判斷接下來進行的步驟君编。