cpu设计实例-verilog
cpu设计实例-verilog,通过这个文档 你可以很快的入手如何设计一份8位的cpu,其中的指令码位16位什么是CPU?CPU即中央处理单元的英文缩写,它是计算机的核心部计算机进行信息处理可分为两个步骤1)将数据和程序(即指令序列)输入到计算机的存储器中2)从第一条指令的地址起开始执行该程序,得到所需结果,结束运行。CPU的作用是协调并控制计算机的各个部件执行程序的指令序列,使其有条不紊地进行。因此它必须具有以下基本功能a)取指令:当程序已在存储器中时,首先根据程序入口地址取出一条程序,为此要发出指令地址及控制信号b)分析指令:即指令译码。是对当前取得的指令进行分析,指出它要求什么操作,并产生相应的操作控制命令c)执行指令:根据分析指令时产生的操作命令形成相应的操作控制信号序列,通过运算器,存储器及输入/输出设备的执行,实现每条指令的功能,其中包括对运算结果的处理以及下条指令地址的形成将其功能进一步细化,可概括如下1)能对指令进行译码并执行规定的动作;2)可以进行算术和逻辑运算;3)能与存储器,外设交换数据4)提供整个系统所需要的控制尽管各种CPU的性能指标和结构细节各同出功能分析,可知任何一种内目部结构至少应包含下面这些部件:1)算术逻辑运算部件(ALU)2)累加器;3)程序计数器;4)指令寄存器,译码器;5)时序和控制部件RISC即精筲指令集计算机( Reduced instruction seComputer)的缩写。它是一种八十年代才出现的CPU,与一般的CPU相比不仅只是筒化了指令系统,而且是通过筒化指令系统使计算机的结构更加筒单合理,从而提高了运算速度。从实现的途径看, RISC-CPU与一般的CPU的不同处在于:它的时序控制信号形成部件是用硬布线逻辑实现的而不是采用微程序控制的方式。所谓硬布线逻辑也就是用触发器和逻辑门直接连线所构成的状态机和组合逻辑,故产生控制序列的速度比用微程序控制方式快得多,因为这样做省去了读取微指令的时间RISC_CPU也包括上述这些部件,下面就详细介绍一个筒化的用于教学目的的 RISC-CPU的可综合 Veriloghdl模型的设计和伤真过程RISC CPU结构RISC_CPI是一个复杂的数字逻辑电路,但是它的基本部件的逻辑并不复杂。可把它分成八个基本部件:1)时钟发生器2)指令寄存器3)累加器4) RISC CPU算术逻辑运算单元5)数据控制器6)状态控制罨D7)程序计数器8)地址多路器中各部件的相互连接关系1时钟发生器时钟发生器时钟发生器利用外来时钟信号米生成一系列时钟信号送往的其他部件。其中是外来时钟的八分频信号。利用的上升沿来触发控制器开始执行一条指令,同时信号还将控制地址多路器输出指令地址和数据地址。信号用作指令寄存器、累加器、状态控制器的时钟信号则用于触发算术逻辑运算单元。时钟发生器c1kgen的波形
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cadence16.5 pspice教程全集
cadence16.5 pspice教程全集，很详细的pspice教程，说的很详细，通俗易懂，推荐下载。cadenceCHANNEL PARTNER、 Cadence/ OrCAD拥有一批学识渊博的技术攴持人员,他们注重与工程师在工作上密切配合,尽可能提高其软件的生产效率。5、 PSpice16.5版本具有自动收敛的功能,自动调整仿真参数帮助电路收敛。6、支持多个 slPs block,实现 Matlab与 Pspice电路仿真的无缝结合7、 PSpice是当今占主导地位的,基于 SPICE的仿真器。三、 PSpice的工作流程图绘制原理图「选择分析方或修L设置仿真参数」元改件电运行仿真数结你果是香符合Y仿真结束四、 PSpice a/D基木的分析内容在选择分析方法前需要绘制电路原理图, OrcaD统一由 Capture窗口进行输入和调用 PSpice分析。在使用时绘制原理图应该注意的地方。新建时应选择调用的器件必须有模型首先,调用软件本身提供的模型库,这些库文件存储的路径为,此路径中的所有器件都有提供模型,可以直接调用。其次,若使用自己的器件,必须保证两个文件同时存在,而且器件属性中必须包含属性。原理图中至少必须有一条网络名称为,即接地。必须有激励源原理图中的端口符号并不具有电源特性,所有的激励源都存储在和库中上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER电源两端不允许短路,不允许仅由电源和电感组成回路,也不允许仅由电溟和电容组成的割集。解决方法:电容并联一个大电阻,电感串联一个小电阻6、好不要使用负值电阻、电容和电感,因为他们容易引起不收接下来具体介绍几种基本的分析方法和参数的设置。直流分析(直流分析指是使电路某个元器件参数作为自变量在一定范围内变化,对自变量的每个取值,计算电路的输出变量的自流偏特性。此过程中还可以指定一个参变量并确定取值范围,每设定一个参变量的值,均计算输出变量随自变量的变化特性。直流分析也是交流分析时确定小信号线性模型参数和瞬态分析确定初始值所需的分析。模拟计算后,可以利川功能绘出曲线,或任意输出变量相对任元件参数的传输特性曲线首先我们开启,打丌如图所示的界OrCAD CaptureFile Y1ew Tools Edit Lptions Windon Help〔 agenceSPARAMSCHEMATICI-bias量量量国量口口园国4D: FSPICE材料2011 EM\BANDPASS.IS图1-1 Capturer界面上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER接下来使用菜单:启动建立一个新的工程,如图所示PCtrltsSave AsHIL FileVerilog File图新建工程界面在图对话框中输入文件名,如“”。在下面的单选按钮中选择“”,要注意这是由直接调用的按钮,不要选错哦。那么其它的选项是仆么意思呢?数模混合仿真系统级原理图设计或设计原理图设计最后在“”中指点文件存放的文件夹后,单击,出现图界面。Rev ProiectCreate a New Project UsingHelHelp⊙ Analog or Mixed A/DTip for New Users○PAnalog orMixed A /D project. Thenew project may be b alm O Piog ammable Logic wizardor copied from an existing○ SchemLuLaliuriDBrOWS图1-3建立新电路图对话框Create pspice Prone基于已有的设计创建文件○ CReate baxIsting proerOKBuck ConverterBIOCancelCreate a上 ank project厂Hahn创建空白设计图1-4创建 PSpice文件对话框上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER在“ Create based upon an existing project”下可以看到许多已有的工程和电路图。我们选择“ Create a blank project”,进入到仿真电路图绘制窗凵,并开始绘制电路图。如图1-5所示。i OrCAD Capture L/=(SCHEIATICI: PAGE1)□-回回 File: Edit View Tools Place Macro0 PSpice Accessories ption3置idoy正elpcadences间器回博期②0回角6@101PGE1仿真工具栏图4罕LxF121:31:14:516::1:11101110图1-5仿真电路图输入窗口接下来,我们先要学会选择器件:选择绘图工具栏中的点击后图1-5窗口出现放置元件的窗凵如图1-6所示。注意选择的器件库必须存储在路径为卜,此路径中的所有器件都有提供模型,可以直接调用。活着如果是使用自己的器件,必须保证两个文件同时存在,而且器件属性中必须包含属性,即在图对话框中选中的器件需要有燃的标i(对丁新建器件,后续有专门教程讲解)上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNERPlace partRPart lis上:QPND-4153/55C/DIODEUPND-41535/DIODEQPND-4153/27C/DIODEQSCH-55457-55C/DIODE05CH55125心D0DE添加元件库4527CDJoDEBTEST/TESR/ANALOG,--LibrariesxNAL口Desian CacheDIODEOPAMPSOURCEPackagingParts per PkgR?Part^∧Type: Homogeneous1k⊙Nrml+」 Search for fa图1-6放置元件的窗口如图1-6,我们选择输入“R”,找到在 analog.lib下的电阻器件,双击它就可以放置到绘图窗口屮了。接下来我们门作个简单例子来了解一下仿真的工程。当然这甲先进行的是自流扫描分析( DC Sweep)在图1-5的原理图绘制窗凵中输入如图1-7所示的电路。W图1-7原理电路图上图所用到的器件信息器件模型模型库电源VDC/ souce电阻R/ analog稳压管DI1N5225/ diode上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER地0注意一点:地的选择不是在 Place part,而是在 Place ground中选择名称为0的0电路图画好后存盘,然后就要开始设置仿真参数开始进行仿真了。首先,新建个仿真文件,启动 PSpice/ New simulation命令,或者自接点击仿真工具栏中按钮,得到图1-8所示对话框。在Name中输入仿真文件名,如:DC,点击“ Create”后,在原来工程文件夹中就会自动生成一个名为“DC”的文件夹,后面所作的仿真结果和工程均保存在该文件夹下,方便于管理。HeS量 uLationXNalCreateDccelInherit fromroFERoot Schematic SCHEMATIC1图1-8仿真参数设置对话框完成图1-8后,会弹出图1-9所示的仿真参数设置窗凵。我们先从 Analysis中开始看起互 ilLation setFiles0ptectorY⊙ voltageModel typ○Guba○ ModelMonte Carlo/ W orst Cs OIermParameter namePTP〕- Sweep type□L。 d bias PEndvalue: 10O Logar ta mIc DecadeincrementOvale Ist确定□取捎应用)匚帮图1-9仿真参数设置窗口在 Analysis type(分析类型)屮我们选取 DC Sweep上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER在 Option中,我们选取 Primary Sweep在 Sweep variable中可以看到如下几个选项Voltage Source电压源信息Current source电流源信息Global parameter全局参数Model parameter模型参数Temperature温度设置在 Sweep type中,我们可以设置为 Linear(线性); logarithmic(对数), valueline(设置点)。这里我们对电压源Ⅵ1进行设置,扫描值为-6V到10V,每次递增1V设置好后,点击确定。然后点击仿真工具栏屮的◎,运行仿真。接着就调出了 PSpice的界面,如图1-10所示。sCHELATICI-DC- PSpice ND [nC. dat (active)Iatis tait Yim amative Ia twt Trl. Iiam May cadence -oxSoHEMATIC1DC输出仿真结果区回基公回在这里,按照用户的要求可以产生各式各样的输出波形波形显示窗口或输出文件Poi"SCHEMATIC1DC[D pepooMFA仿高状态窗口,负资Reyong and cheekngeeutGreul reyn a checked no文字窗输出窗,负武显示显示本仿真执行内容本你真操作具的着的信惠2I1r010n户与执行后的信息图1-10 PSpice执行模拟窗口PSpice界面中最主要的工具栏含义如图1-11所示。对X轴坐标在对数或线性变‖对波形进行傅添加性能分析波化之间互相转换立叶变换形显示窗口QQ6amm回X查找波形上的点对Ⅴ轴坐标在对数或线计算全局性变化之间互相转换忝加波形显示出波函数值形让笪占图1-11 PSpice基木工具栏的含义选择菜单栏 Trace/ Add trace,或者点击图标,得到图1-12对话框,在这里我们可以看到有两个标签 Simulation output variables与 Functions and macros“ Simulation Output variables”中包含许多的变量,“ Functions and macros”上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNERkdd TraceSimulation Output variable仿真输出变量Functions or macrosAnalog Operators and FunctioID11I[D1: A)回点F1:1[y1凶 voltages1:+[D1: Alv CurrerIVIDI: KIN0120输出变量的列表回 Pawer8数学运算ATANITN0127函数□NHalAVGAVGXO∨R12cs(〕v1:回 Alias namesD[〕Subcircuit NodesDB(〕41[D1ENMA风RENVMIN I11EXF〔/2D过滤显示V2(R节点M21GGG[D125 variables listedR110‖A10〔1F时输入欲观看节点的波形[OK[Cancel[ Help图1-12加入波形对话框中冇需要测量的信息函薮。在操作的过程中,比如要看最大的的值的吋候,先选择Max0函数,再选择变量的类型V1⑩D1)。我们就可以在 Trace Expression中看到表达式:MAX(Ⅵl(D1)。这是一个最为基本的步骤。若选择输出V2(D1),得到图1-13的波形。通过波形可以自己分析是否满足设计要求图1-12输出波形随输入信号的变化曲线交流分析(上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱
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