本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name设计了一个基于FPGA的多周期CPU实验,并将有限状态机应用于模型计算机的设计与实现。模型计算机基于MIPS处理器,含8条典型指令。给出了多周期CPU的数据通路与指令流程图,并按照有限状态机的设计方法,完成了状态转移图的设计和HDL的程序描述。实验不仅使学生掌握有限状态机这一重要的数字系统设计工具,同时也有助于学生加深理解"计算机就是一个有限状态机"的概念。在课程实践应用中教学效果良好多周期ＣＰＵ的模型计算机完整数据通路与控制线路表２控制信号的作用与有效边沿部件控制信号作用有效边沿ＰＣＰＣ＿ｗｒｉｔｅ写入ＰＣ作用周期下跳沿存储器Ｍｅｍ＿ｗｒｉｔｅ写入存储器作用周期上跳沿ＩＲＩＲ＿ｗｒｉｔｅ写入ＩＲ作用周期下跳沿寄存器堆写入寄存器作用周期下跳沿从表２可以看出， 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name多周期CPU实验设计-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机寄存器的写入操作总是在后边沿有效，以保证功能部件操作完成后，再保存结果。存储器的读写操作均在时钟上跳沿执行。寄存器堆和存储器没有读信号，寄存器读操作不受时钟控制且始终读出；存储器则在每个时钟的上跳沿执行读出操作。暂存器ＭＤＲ、Ａ、Ｂ、Ｆ没有控制信号，直接使用ＣＰＵ时钟作为其时钟脉冲———意即每个时钟周期后沿，它们均要执行写入操作，且没有输出控制，内容始终可用。３有限状态机的实现３．１有限状态机概述ＦＰＧＡ最大的优势是它的电路是并行实现的，从而具有高速性。但是有限状态机则可以通过状态迁移来完成一些特定的顺序控制逻辑，而非并行逻辑，例如指令的执行。有限状态机包含了１个状态存储器和２个函数———下一状态函数和输出函数［１０－１１］，如图４所示。图４有限状态机的结构图ｒｓｔ是复位信号，用于确定有限状态机的初始状态；ｃｌｋ是时钟信号，用于同步状态转换的边沿。状态存储器是储存状态机状态的一组触发器，触发器的次态由下一状态函数决定，下一状态函数则是输入变量和当前状态的函数，通过激励状态触发器，实现状态的转移。状态机的输出，则由输出函数决定，它是当前状态和输入变量的组合逻辑函数。使用ＦＰＧＡ设计有限状态机的步骤多周期CPU实验设计-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name