#5 處理器架構(gòu)2（Part.3）LEG架構(gòu)全解（邏輯算術(shù)+條件跳轉(zhuǎn)）

2023-08-05 00:26 作者:-郭兩歲 0人讀過(guò) | 我要投稿

其實(shí)關(guān)于做架構(gòu)的這幾關(guān)全部都是相通的，只是不斷增加功能而已

但是其實(shí)都做到這一關(guān)了，大家應(yīng)該都已經(jīng)非常熟悉這個(gè)游戲了

所以一次性講完應(yīng)該也是可以的

先總結(jié)一波這幾關(guān)用到的指令集

紅色為0，綠色為1，總結(jié)之后照著這張圖畫電路就很好畫了

先介紹幾個(gè)我用到的自定義元件

1.6xRegister

就是把需要用到的6個(gè)寄存器統(tǒng)一管理控制

然后有兩對(duì)分別獨(dú)立的讀取控制和輸出口

還有一個(gè)寫入地址口，寫入數(shù)值口，寫入控制口

為了方便統(tǒng)一管理罷了

2.COND FOR LEG

條件判斷組件

輸入兩個(gè)數(shù)值和判斷條件，輸出是否成立

因?yàn)槭且粋€(gè)獨(dú)立的功能所以就做成元件了

3.ALU FOR LEG

邏輯算術(shù)單元

輸入兩個(gè)數(shù)值和命令，輸出計(jì)算結(jié)果

4.667

哈哈哈哈哈哈這是我自己起的名字

因?yàn)樵贚EG里面需要判斷6（計(jì)數(shù)器）和7（外部輸入輸出）

判等器放在電路里面太亂了

所以我就把跟6，7的判等和<6的判斷做成了元件

然后三個(gè)輸出（<6，=6，=7）分別對(duì)應(yīng)寄存器，計(jì)數(shù)器和外部輸入輸出

方便我的控制

然后就起名字叫做667（好搞笑哈哈哈哈哈）

我的思路是

先在左邊設(shè)立需要用到的總線（參數(shù)1/2，結(jié)果地址，輸入（出）和輸入（出）激活，還有一條操作碼）

然后觀察指令集可以發(fā)現(xiàn)兩套模式（算術(shù)和條件跳轉(zhuǎn)）對(duì)參數(shù)的處理都是一致的

所以就先對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行處理，得到參數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)值，作為總線放在右邊供不同模式進(jìn)行調(diào)用

如圖所示，青色電路和藍(lán)色電路分別就是參數(shù)1和參數(shù)2，它們有一條分支只向右走并且在線路分選器被選擇，然后用一個(gè)分線器判斷該參數(shù)是不是立即數(shù)（紫色電路且標(biāo)明文字“1/2立即數(shù)”），如果是立即數(shù)的話這個(gè)參數(shù)直接進(jìn)入總線，否則的話就只能將處理后的參數(shù)通入總線

除了判斷立即數(shù)之外，兩個(gè)參數(shù)還各有一根向上走的支路，經(jīng)過(guò)一個(gè)跟7的判等器，通入6xRegister。跟7的判等決定了是否調(diào)用外部輸入，并且在6x寄存器右側(cè)通過(guò)線路分選器選擇是通過(guò)寄存器輸出的值還是外部輸入的值。

至此，對(duì)輸入?yún)?shù)的處理已經(jīng)完成并且導(dǎo)入到右端總線。

因?yàn)榻Y(jié)果地址有可能指向?qū)懭爰拇嫫鞯牡刂?，也可能指向條件跳轉(zhuǎn)的命令行，所以從結(jié)果地址引線到寄存器的寫入地址入口和計(jì)數(shù)器修正數(shù)值口待定。

第二步是完成邏輯算術(shù)。放置一個(gè)ALU FOR LEG在總線右側(cè)，兩個(gè)參數(shù)輸入端口分別連接兩個(gè)參數(shù)的總線，將操作碼接入ALU的命令入口，將算術(shù)控制線接入ALU的激活開關(guān)，并從結(jié)果輸出口引出結(jié)果，拉一條結(jié)果數(shù)值的總線，分別指向外部輸出，寄存器寫入口和計(jì)數(shù)器修正數(shù)值入口。

第三步是完成條件判斷。防止COND FOR LEG在電路中并且接入兩條參數(shù)的電路，將控制碼接入命令入口并且將條件跳轉(zhuǎn)控制線接入COND的激活開關(guān)，結(jié)果輸出先待用。

第四步對(duì)現(xiàn)有線路進(jìn)行功能整合。

①當(dāng)條件跳轉(zhuǎn)激活的時(shí)候條件成立，或者算術(shù)模式的時(shí)候結(jié)果地址為6，那么計(jì)數(shù)器修正激活打開，可以將ALU計(jì)算結(jié)果或者結(jié)果地址參數(shù)導(dǎo)入計(jì)數(shù)器，選擇哪個(gè)數(shù)值取決于COND FOR LEG的電平（如果電平是1說(shuō)明是條件跳轉(zhuǎn)模式，導(dǎo)入結(jié)果地址參數(shù)，如果是0說(shuō)明是算術(shù)模式，導(dǎo)入計(jì)算結(jié)果），通過(guò)線路分選器實(shí)現(xiàn)（最右上角部分）

②在算術(shù)模式下并且（AND）結(jié)果地址參數(shù)小于6，才打開6xRegister的寫入激活（即667自定義元件右下邊的AND門）

③兩個(gè)跟7的判等器的輸出用OR門連接后輸出到外部輸入控制線，表示需要外部輸入，然后將兩個(gè)判等器的輸出接到線路分選器上決定使用哪個(gè)數(shù)值。

④當(dāng)結(jié)果地址等于7時(shí)激活外部輸出（即667第三個(gè)輸出口的線路）