Đề tài Thiết kế CPU 8 bit dùng VHDL

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU .1

GIỚI THIỆU.2

I. MỤC ĐÍCH .2

II. BỐ CỤC .2

MỤC LỤC.3

Phần 1 VHDL VÀ FPGA.6

I. GIỚI THIỆU.6

1. Giới thiệu về VHDL .6

2. Các đặc điểm của VHDL .6

II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN .6

1. Các khối .6

2. Giới thiệu hai đơn vị thiết kế cơ bản của VHDL.7

2.1. Khai báo thực thể.8

2.2. Thực thể kiến trúc.8

3. Gói.9

III. MỐI QUAN HỆ GIỮA NGÔN NGỮ VHDL VÀ PHẦN CỨNG.9

1. Các thành phần của VHDL để mô tả phần cứng.9

1.1. Các kiểu của VHDL.9

1.2. Các đối tượng củangôn ngữ VHDL .10

1.3. Các toán tử số học.11

1.3.1. Các toán tử luận lý.11

1.3.2. Các toán tử quan hệ .11

1.3.3. Các toán tử cộng .11

1.3.4. Các toán tử dịch .11

1.3.5. Các toán tử một ngôi .12

1.3.6. Các toán tử nhân .12

1.4. Các lệnh tuần tự .12

1.4.1. Phép gán biến số .12

1.4.2. Phép gán tín hiệu .12

1.4.3. Lệnh điều kiện.12

1.4.4. Lệnh lặp .13

2. Sự thể hiện phần cứng bằng VHDL.13

2.1. Các mạch tổ hợp .13

2.1.1. Các cổng luận lý .13

2.1.2. Các toán tử số học .13

2.1.3. Các toán tử dịch và quay .14

2.1.4. Bộ dồn kênh.14

2.2. Các mạch đồng bộ .15

2.2.1. Mạch cài .15

2.2.2. Thanh ghi .16

IV. CÔNG NGHỆ FPGA.16

1. Các loại FPGA.17

1.1. Các công nghệ lậptrình chíp .18

1.1.1. Công nghệ lập trình dùng RAM tĩnh .18

1.1.2. Công nghệ lập trình dùng cầu chì nghịch .19

1.1.3. Công nghệ lập trình EPROM và EEPROM .20

1.2. Các loại FPGA trên thị trường .21

2. Một số ứng dụng của FPGA .22

3. Thiết bị Max, Flex .23

3.1. MAX .24

3.2. FLEX.24

Phần 2 THIẾT KẾ CPU.25

I. NHIỆM VỤ.25

II. TỔ CHỨC BỘ NHỚ CỦA CPU.25

III. TẬP LỆNH CỦA CPU.26

IV. CHẾ ĐỘ ĐỊA CHỈ CỦA LỆNH.27

V. HÀNH VI CPU.29

1. Định thời và đồng hồ .29

1.1. Giản đồ định thời đáp ứng ngắt quãng .29

1.2. Giản đồ chu kỳ thực hiện lệnh 1 byte.30

1.3. Giản đồ định thời chu kỳ thực hiện các lệnh rẽ nhánh và lệnh jmp ở chế

độ trực tiếp.30

1.4. Giản đồ định thời chu kỳ thực hiện lệnh lda, adc, sbc.31

1.5. Giản đồ định thời chu kỳ thực hiện lệnh jsr .31

1.6. Giản đồ định thời chu kỳ thực hiện lệnh sta .31

1.7. Giản đồ định thời chu kỳ thực hiện lệnh lda, and, adc, sbc .32

1.8. Giản đồ định thời chu kỳ thực hiện lệnh sta .32

2. Khối phục vụ chương trình.33

3. Mô tả hành vi cpu .36

VI.CÁC THÀNH PHẦN CỦA CPU.38

1. Chức năng của các thành phần của CPU.39

2. Thực hiện lệnh .39

3. Mô tả các thành phần .41

3.1. Đơn vị luận lý số học .41

3.2. Đơn vị dịch chuyển .44

3.3. Thanh ghi trạng thái.45

3.4. Thanh ghi tích luy .46

3.5. Thanh ghi lệnh .47

3. Bộ điều khiển của CPU .48

Phần 3 MÔ PHỎNG.62

I. MAX+PLUSII.62

1. Tổng Quát .62

2. Cách sử dụng Max+PlusII .62

2.1. Thực hiện soạn thảo và dịch mộtchương trình.63

2.2. Thực hiện kiểm tra kết quả sau khi đã tổng hợp mạch .64

2.3. Thoát khỏi Max+plusII .65

II. MÀN HÌNH KHI MÔ PHỎNG.65

1. Khối luận lý số học ALU.65

2. Khối dịch chuyển SHU .66

3. Khối điều khiển .67

4. Sơ đồ chân CPU .69

5. Màn hình mô phỏng lệnh.70

Phần 4 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ.71

I. NHẬN XÉT CHUNG.71

a. Những mặt đạt được.71

b. Những vấn đề tồn tại .71

II. HƯỚNG PHÁT TRIỂN.71

III. ĐÁNH GIÁ.71

IV. KẾT LUẬN .71

Phần 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO.73