计算机组成原理课程设计-硬布线加中断ABEL代码

根据提供的信息，我们可以深入探讨与“计算机组成原理课程设计-硬布线加中断ABEL代码”相关的几个关键知识点。 ### 一、硬布线控制单元 硬布线控制单元（Hardwired Control Unit）是计算机系统中的一种控制逻辑设计方法，通过门电路和其他组合逻辑电路直接实现指令控制信号的生成。这种方式相较于微程序控制更加简洁高效，适用于对性能有较高要求的场合。在本课程设计中，硬布线控制单元被用于实现指令执行流程的控制逻辑。 ### 二、ABEL语言简介 ABEL（Altera Hardware Description Language）是由Altera公司开发的一种硬件描述语言，主要用于描述数字系统的逻辑功能，便于将设计转换为实际的硬件电路。通过ABEL语言编写的程序可以被综合工具转换成对应的门级网表，进而生成硬件配置文件，最终下载到可编程逻辑器件中实现预定的功能。 ### 三、中断处理机制 中断是计算机系统中一种重要的机制，允许外部设备在任意时刻向CPU发送中断请求，从而使CPU能够暂停当前正在执行的任务，转而处理紧急事件。在本课程设计中，硬布线控制单元需要支持中断处理机制，以实现在接收到中断请求时能够正确地保存现场、转向中断服务程序等功能。通过ABEL语言实现这一机制需要精心设计控制信号和状态转移逻辑，确保中断处理过程的正确性和高效性。 ### 四、ABEL代码解析 #### 输入定义 在给定的部分ABEL代码中，首先定义了一系列输入变量： - `CLRPIN3`：表示清除信号CLR。 - `MF,T1,W1,W2,W3,W4PIN5..10`：表示多个多功能选择信号。 - `IR4,IR5,IR6,IR7PIN12..15`：表示指令寄存器的某些位。 - `SWC,SWB,SWA,CPIN26..29`：表示状态位和控制位。 #### 输出定义 接着定义了一系列输出节点： - `MF1,SST0NODEISTYPE'COM'`：多功能信号1和状态位SST0。 - `RUN,ST0,INTR1NODEISTYPE'REG'`：运行信号RUN、状态位ST0以及中断请求信号INTR1。 - `LDIR,LDPC,PC_ADD,M4PIN30..33ISTYPE'COM'`：多个控制信号，包括加载指令寄存器(LDIR)、加载程序计数器(LDPC)等。 - `LDAR1,AR1_INC,M3,CEL,LRWPIN35..39ISTYPE'COM'`：加载地址寄存器(LDAR1)、地址寄存器递增(AR1_INC)等信号。 - `LDER,SW_BUS,RS_BUS,WRD,IAR_BUSPIN45..49ISTYPE'COM'`：加载寄存器(LDER)、数据总线控制信号等。 - `LDDR1,S2,S1,S0,ALU_BUSPIN52..56ISTYPE'COM'`：加载数据寄存器(LDDR1)、ALU总线控制信号等。 - `TJ,SKIPPIN69,70ISTYPE'COM'`：跳转(Jump)控制信号。 - `LDIAR,INTQ,INTC,INTSPIN57..60ISTYPE'COM'`：中断相关信号，如中断请求(INTQ)、中断使能(INTC)等。 #### 状态与控制逻辑 在代码中，还定义了多个状态与控制逻辑： - `CLK=.C.;`：时钟信号。 - `MF1=!CLR&MF#T1;`：多功能信号1的生成逻辑。 - `RUN:=CLR&!ST0#CLR&RUN;`：运行信号RUN的状态更新逻辑。 - `SST0=!ST0&RUN&W4;`：状态位SST0的更新逻辑。 - `INTE:=INTQ;`：中断使能信号INTE的状态更新逻辑。 - `INTC=INTE&ST0&!SWC&!SWB&!SWA&W1`：中断使能信号INTC的更新逻辑。 - `LDIAR=INTE&ST0&!SWC&!SWB&!SWA&W1;`：加载中断向量(LDIAR)的条件。 - `IAR_BUS=!(ST0&!SWC&!SWB&!SWA&IR7&!IR6&IR5&!IR4&W4&!INTE);`：中断向量地址总线(IAR_BUS)的值。 - `INTS=ST0&!SWC&!SWB&!SWA&IR7&!IR6&IR5&IR4&W4&!INTE;`：中断服务信号INTS的生成逻辑。 - `LDIR=ST0&!SWC&!SWB&!SWA&W1&!INTE`：加载指令寄存器(LDIR)的条件。 - `LDPC=!ST0&!SWC&!SWB&!SWA&W4`：加载程序计数器(LDPC)的条件。 - `PC_ADD=ST0&!SWC&!SWB&!SWA&W4&IR7&!IR6&!IR5&IR4&C&!INTE;`：程序计数器增加(PC_ADD)的条件。 - `M4=!ST0&!SWC&!SWB&!SWA&W4`：多功能选择信号M4的条件。 - `LDAR1=!ST0&!SWC&!SWB&SWA&W4`：加载地址寄存器(LDAR1)的条件。 - `AR1_INC=ST0&!SWC&!SWB&SWA&W4`：地址寄存器递增(AR1_INC)的条件。 - `M3=!ST0&!SWC&SWB&SWA&W4`：多功能选择信号M3的条件。 - `LDER=ST0&!SWC&SWB&SWA&W3`：加载寄存器(LDER)的条件。 ### 五、总结 通过对上述ABEL代码的分析，我们可以看到该设计涉及到了硬布线控制单元的基本构建方法，以及如何利用ABEL语言来实现复杂的控制逻辑和中断处理机制。硬布线控制单元的设计要求设计师具备扎实的数字逻辑基础，并且能够熟练运用ABEL语言进行逻辑描述。此外，通过本课程设计的学习，学生能够深入了解计算机系统的工作原理，掌握计算机组成的关键技术，为后续的专业学习打下坚实的基础。