微处理器的设计小题目

通过该实验，进一步提高fpga的设计水平
实验五 简单微处理器的设计与实现

一、设计任务和技术指标
运用在“数字电路与逻辑设计”课程中学过的基本理论知识，设计并用可编程逻辑器件实现一个简
单的八位操作数的微处理器。完成微处理器硬件系统设计和指令系统设计两方面的任务，使微处理器能
够实现两个不带符号位的八位二进制数原码相乘等功能。

二、简单微处理器介绍
1．微处理器硬件系统及原理
微处理器硬件系统包括运算器、控制器、存储器以及其它必要的逻辑部件。图 4-1 是一个微处理器
的参考原理框图，具体说明如下：
（1） 程序计数器 PC：存放将要执行指令的地址。
（2） 指令存储器 IROM，存放程序指令，每条指令的长度为 W，指令的个数为 L。
（3） 指令寄存器 IR：存放被执行指令的操作码，直接供运算控制器。
（4） 控制器 CON：产生一系列时序逻辑信号，控制微处理器各个部件协调一致地完成每条指令
相应的操作，实现两个操作数的运算。
（5） 通用寄存器堆 R0－R7：用来临时存放运算过程中读出和写入的数据。
（6） 缓冲寄存器 RS 和 RD：用于存放 ALU 的两个输入操作数。
（7） 运算器 ALU 和进位寄存器 C：运算器 ALU 对两个操作数 RS 和 RD 进行加、减或逻辑运算
处理，在进行加减运算时还接受控制器的进位输入信号 CI，ALU 的运算结果送给通用寄存
器或特殊寄存器。ALU 还根据运算结果设置进位标志 C 和零标志 Z。
（8） 运算结果显示送七段数码管显示，用十六进制显示。



PC R0…R7