16 bit Simple Microprocessor 구현하기

소개글

16 bit Simple Microprocessor
를 구현하는 프로젝트 과제입니다.

"소스 코드 첨부"

목차

명령의 수행절차
< Instruction Register >
< ADD instruction 실행 예시 >
< 변수 설명 >

본문내용

령의 수행절차
- 프로그램의 시작주소 -> 프로그램 카운터(PC)
- 인출-실행 명령주기
① PC 가 가리키는 곳으로부터 명령을 인출
② PC 를 한 명령만큼 앞으로 ( PC <- PC + n )
③ 명령의 해석(디코딩) 및 실제주소의 계산
④ 명령에 명시된 피연산자를 인출
⑤ 명령의 실행
⑥ 계산결과의 저장.

• 명령은 기본적으로 인출-실행 명령주기에 기반하여 수행된다. 다음에 수행될 명령은 항상 프로그램 카운터(PC)가 가리키고 있으므로, 명령의 인출이란 PC가 가리키는 메모리 주소에서 명령을 CPU로 반입하는 것이다. 명령 인출작업이 끝나면 PC의 값은 자동적으로 증가되어 다음 명령을 가리키게 된다.
• CPU로 반입된 명령은 명령 레지스터(IR)에 저장되고, 이것은 디코딩 회로에 의해 해석된다. 만일 요구되는 데이터의 주소를 계산할 필요가 있으면 주소계산작업을 수행한다. 또 이 주소를 바탕으로 필요한 피연산자를메모리에서 인출한다.•모든 피연산자가 레지스터에 반입되면 명령에 의해 명시된 연산을 수행하고 그 결과를 저장한다. 결과값의 저장은 레지스터나 메모리에 하게 된다.


< 변수 설명 >

clk : 시스템 clock
reset : module의 초기화, controller와 memory를 초기화한다.
PCld : PCld가 1인 경우, PC의 값에 Instruction의 relative값 만큼 더해 준다.
PCinc : PCinc가 1인 경우, PC의 값에 1을 더해줌 -> 다음 instruction의 주소를 의미함
PCclr : PCclr가 1인 경우, PC값을 초기화한다.
Ms : 3x1 mux에 인풋으로 Memory의 address를 결정한다.
RFs : 2x1 mux에 인풋으로 RF의 write mode에서 인풋 데이터를 결정한다.
RFw : RF가 write mode일 경우, RF에 저장할 DATA
RFwa : RF가 write mode일 경우, RF에 저장할 address
RFwe : RF가 write mode일 경우, RF에 저장하기 위한 enable 신호
RFr1a : RF가 read mode일 경우, 읽어야 할 RF에 address , RFr1으로 출력
RFr1e : RF가 read mode일 경우, 읽어야 할 RF에 enable 신호
RFr2a : RF가 read mode일 경우, 읽어야 할 RF에 address , RFr2으로 출력
RFr2e : RF가 read mode일 경우, 읽어야 할 RF에 enable 신호
ALUs : ALU에서 해주어야 할 연산을 결정한다. ( ADD, SUB, COMPARE, etc..)
ALUz : COMPARE연산에서 입력받은 두 값이 같을 때 1이 된다.
P_CNT : PC의 output으로 Memory의 instruction의 address를 결정한다.
IR_OUT : Instruction의 하위 비트(direct, immediate, relative, rm)를 의미한다.
Address: Memory의 address, 3x1 mux에 의해서 결정된다.
Mre : Mre가 1일 경우, Address에 할당된 DATA를 출력한다.
Mwe : Mwe가 1일 경우, Address에 해당하는 memory에 data를 입력한다.
Read_data : IR에 instruction을 할당하거나 RF의 입력 값으로 들어간다.
Write_data : ALU의 연산 결과로 memory로 가거나 RF의 입력 값으로 들어간다.
RFr1,RFr2 : ALU의 2개의 입력값, RF에서 출력된다.

참고 자료

http://72.14.235.104/search?q=cache:s9QPaBSchdkJ:cslab.snu.ac.kr/course/sysprog02/pdf/sp1_03or_1.pdf+instruction+pc&hl=ko&ct=clnk&cd=9&gl=kr&lr=lang_ko
http://cafe.naver.com/lang0u.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=268