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📁 浙江大学计算机学院计算机组成教材《计算机组成与设计》（潘学增）的课堂教学课件。
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📖 第 1 页 / 共 4 页
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1234 
<html>

<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312">
<title>一种简单的逻辑实现 </title> 
 
 
<meta name="Microsoft Theme" content="arcs 011"> 
<meta name="Microsoft Border" content="none"> 
</head> 
 
<body background="../images/arctile.jpg" bgcolor="#FFFFFF" text="#000000" link="#3399FF" vlink="#666666" alink="#FF9900"> 
 
 
 
<p align="center"><font color="#000000" size="6">&nbsp; 5.5&nbsp; 一种简单的逻辑实现              
&nbsp;</font></p>             
             
<p align="right"><font color="#000000"><a href="index.htm"><img border="0" src="Image/BACK.GIF" align="left" width="60" height="45"></a><a href="4.htm"><img border="0" src="Image/PREV.GIF" width="60" height="45"></a>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;       
<a href="6.htm"><img border="0" src="Image/FORW.GIF" width="60" height="45"></a></font></p>          
          
<p><font color="#000000">&nbsp;&nbsp;&nbsp;</font></p>        
        
<p> <b><font color="#000000" size="4">这章里用lw ,sw ,beq,add,sub,and,or,slt，jump来说明数据通路的设计，CPU的逐步的设计过程</font></b></p>            
            
<p><b><font color="#000000" size="4">一：创建单一的数据通路：Single Datapath</font></b></p>             
             
<p><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 单一的数据通路可以在一个时钟周期内完成所有的指令，这样就使没有任何的一条数据的通路可以被使用两次。这样就造成了<br>        
</font></b></p>            
            
<p><b><font color="#000000" size="4">资源的浪费，在后面的介绍中，我们将使用一种叫multiplexor的装置来选择使用哪一条的数据通路。在前一章我们已经使用过这</font></b></p>           
           
<p>　</p>           
           
<p><b><font color="#000000" size="4">种装置。</font></b></p>           
           
<p><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;         
<img border="0" src="Image/5-1.gif" width="208" height="182"></font></p>           
           
<p><b><font color="#000000" size="4">二&nbsp;.ALU 的控制的逻辑实现</font></b></p>             
             
<p><b><font color="#000000" size="4">我们现在讨论的是指令包括R型指令，Beq指令和lw,sw              
指令。区分这三种指令</font></b></p>             
             
<p><b><font color="#000000" size="4">需要两位Aluop,现定义如下</font></b></p>           
           
           
           
<table border="1" width="100%" bordercolordark="#CC9966" bordercolorlight="#FFCC66">           
  <tr>           
    <td width="50%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp; Aluop</font></b></td>             
    <td width="50%"><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; <b>Function</b></font></td>             
  </tr>             
  <tr>             
    <td width="50%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 00</font></b></td>             
    <td width="50%"><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <b>lw,sw</b></font></td>             
  </tr>             
  <tr>             
    <td width="50%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 01</font></b></td>             
    <td width="50%"><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <b>Beq</b></font></td>             
  </tr>             
  <tr>             
    <td width="50%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 10</font> </b></td>             
    <td width="50%"><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <b>R型指令</b></font></td>             
  </tr>             
</table>             
             
         
         
<p><font color="#000000" size="4"><b>对R&nbsp;&nbsp;型指令包括And,Or,Add,Subtract 和 Set on less than五种</b>,<b>这样通过&nbsp;Instruction[0-5]共六位来控制定义如下</b></font></p>            
            
            
            
<table border="1" width="100%" bordercolordark="#CC9966" bordercolorlight="#FFCC66">            
  <tr>            
    <td width="28%"><b><font color="#000000" size="4">Instruction<br>        
    operation</font></b></td>        
    <td width="20%"><b><font color="#000000" size="4">Function code<br>          
    Instruction[0-5]</font></b></td>          
    <td width="27%"><b><font color="#000000" size="4">Desired<br>        
    Alu action</font></b></td>          
    <td width="25%"><b><font color="#000000" size="4">Alu control<br>          
    input</font></b></td>          
  </tr>          
  <tr>          
    <td width="28%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;add</font></b></td>        
    <td width="20%"><b><font color="#000000" size="4">100000</font></b></td>        
    <td width="27%"><b><font color="#000000" size="4">add</font></b></td>        
    <td width="25%"><b><font color="#000000" size="4">010</font></b></td>        
  </tr>        
  <tr>        
    <td width="28%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;subtract</font></b></td>        
    <td width="20%"><b><font color="#000000" size="4">100010</font></b></td>        
    <td width="27%"><b><font color="#000000" size="4">subtract</font></b></td>        
    <td width="25%"><b><font color="#000000" size="4">110</font></b></td>        
  </tr>        
  <tr>        
    <td width="28%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;AND</font></b></td>        
    <td width="20%"><b><font color="#000000" size="4">100100</font></b></td>        
    <td width="27%"><b><font color="#000000" size="4">and</font></b></td>        
    <td width="25%"><b><font color="#000000" size="4">000</font></b></td>        
  </tr>        
  <tr>        
    <td width="28%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;OR</font></b></td>        
    <td width="20%"><b><font color="#000000" size="4">100101</font></b></td>        
    <td width="27%"><b><font color="#000000" size="4">or</font></b></td>        
    <td width="25%"><b><font color="#000000" size="4">001</font></b></td>        
  </tr>        
  <tr>        
    <td width="28%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;Set-0n-less-than</font></b></td>        
    <td width="20%"><b><font color="#000000" size="4">101010</font></b></td>        
    <td width="27%"><b><font color="#000000" size="4">set-on-less-than</font></b></td>        
    <td width="25%"><b><font color="#000000" size="4">111</font></b></td>        
  </tr>        
</table>        
        
        
        
<p><font color="#000000" size="4">　</font></p>

<p><b><font color="#000000" size="4">所以对于所有的指令来说，可以如下定义：</font></b></p>



<table border="1" width="100%" bordercolordark="#CC9966" bordercolorlight="#FFCC66">
  <tr>
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">Instruction<br>
    opcode</font></b></td>
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">ALUOp</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">Instruction<br>
    operation</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">Function<br>
    code</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">Desired<br>
    ALU action</font></b></td>  
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">ALU control<br>  
    input</font></b></td>  
  </tr>  
  <tr>  
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">LW</font></b></td>
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">00</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">load word</font></b></td>  
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">xxxxxx</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">add</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">010</font></b></td>
  </tr>
  <tr>
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">SW</font></b></td>
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">00</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">store word</font></b></td>  
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">xxxxxx</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">add</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">010</font></b></td>
  </tr>
  <tr>
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">Branch equal</font></b></td>  
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">01</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">branch equal</font></b></td>  
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">xxxxxx</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">subtract</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">110</font></b></td>
  </tr>
  <tr>
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">R-type</font></b></td>
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">10</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">add</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">100000</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">add</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">010</font></b></td>
  </tr>
  <tr>
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">R-type</font></b></td>
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">10</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">subtract</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">100010</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">subtract</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">110</font></b></td>
  </tr>
  <tr>
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">R-type</font></b></td>
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">10</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">AND</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">100100</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">and</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">000</font></b></td>
  </tr>
  <tr>
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">R-type</font></b></td>
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">10</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">OR</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">100101</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">or</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">001</font></b></td>
  </tr>
  <tr>
    <td width="16%"><b><font color="#000000" size="4">R-type</font></b></td>
    <td width="10%"><b><font color="#000000" size="4">10</font></b></td>
    <td width="23%"><b><font color="#000000" size="4">set-on-less-than</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">101010</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">set-on-less-than</font></b></td>
    <td width="17%"><b><font color="#000000" size="4">111</font></b></td>
  </tr>
</table>



<p><b><font color="#000000" size="4">注：这儿的x表示无关项。</font></b></p>

<p><b><font color="#000000" size="4">接下来我们所要做的是通过ALUOp和Function code来产生ALU control input(op0,op1,op2)。</font></b></p>             
             
<p><b><font color="#000000" size="4">这里我们用真值表法</font></b></p>          
          
<p><b><font color="#000000" size="4">我们先列出真值表</font></b></p>          
          
          
          
<table border="1" width="100%" bordercolordark="#CC9966" bordercolorlight="#FFCC66">          
  <tr>          
    <td width="22%" colspan="2"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; ALUOp</font></b></td>             
    <td width="66%" colspan="6"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Function code</font></b></td>             
    <td width="12%" rowspan="2"><b><font color="#000000" size="4">ALU control<br>          
    input</font></b> <p><b><font color="#000000" size="4">&nbsp;</font> </b></td>        
  </tr>        
  <tr>        
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">ALUOp1</font></b></td>        
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">ALUOp2</font></b></td>        
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; F5</font></b></td>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; F4</font></b></td>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; F3</font></b></td>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; F2</font></b></td>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; F1</font></b></td>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; F0</font></b></td>             
  </tr>             
  <tr>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; 0</font></b></td>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; 0</font></b></td>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; x</font></b></td>             
    <td width="11%"><b><font color="#000000" size="4">&nbsp; x</font></b></td>
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