自制74门8位CPU

分立元件

忙活了一个月终于完成了这个CPU，这是我从2014年以来一直YY的一个CPU！

               1、指令39条：传送指令33条、控制转移指令3条、运算指令2条，空指令1条。

               2、工作时钟使用555电路，工作频率100KHZ，低段测试频率0.5HZ、2HZ、500HZ，
                    每一个时钟一条指令，单周期指令，

               3、ROM由高位ROM和低位ROM组成16位指令输出，地址16位，ROM和RAM都是64KB，每个寄存器和数据总线、
                    地址总线、控制总线都装有LED来指示工作状态，方便观察指令执行过程！


               4、本CPU由于设计原因地址0000H只能放空操作指令，要不然容易出错！下一条地址才能放有效指令

               5、有一条指令是RAM写指令，因为写时序的特殊，不经过反相器，直接和时钟信号组成或门电路控制WE端，
                    时钟上升沿才完成写入数据！


一直以来对CPU的运行原理很是好奇，看了很多的的书都不明白，写的太复杂，直到2014年看了《穿越计算机的迷雾》、《编码的奥秘》，科创论坛开源CPU，终于明白了原理！


本CPU工作原理：

1、A寄存器传送到B寄存器： ROM地址0001H存放高00100001 低00000000，高ROM输出连接两个4/16译码器，低ROM输出连接数据总线，用于实现立即数传送到寄存器和RAM,实现数据和地址传送！高ROM输出00100001使译码器1的，A三态门控制端为0，译码器2的，B触发器触发端为0，但是我这里使用反相器，使4/16译码器输出1011111111111111反相变0100000000000000，在使用三态门控制输出，只有在时钟低电平的时候才输出高电平脉冲，实现触发器控制，也就是时钟为高电平时三态门打开，时钟为低电平时触发器锁存数据，完美实现一个时钟内完成一条指令控制！！！

2、立即数传送到A寄存器：ROM输出高00011110 低00000001（立即数1），高ROM输出00011110使控制器译码输出《低ROM的输出端OE为零，A寄存器锁存端为高电平脉冲》一个时钟周期内OE一直为零，输出数据到数据总线，A锁存端只有在时钟低电平时才完成上升沿锁存！！！

3、无条件转移指令原理：使用C寄存器（低8位地址）、D寄存器（高8位地址），74LS161置位功能实现，首先传送要跳转的地址给C、D寄存器，然后让控制器使74LS161的置位端为零，然后时钟上升沿使74LS161置位，完成无条件跳转！
其它条件转移指令实现原理一样，只是增加逻辑电路使条件满足时置位端才为零！！！








CPU构架





指令集.pdf (22.84 KB, 下载次数: 581)

2019-1-29 20:45 上传

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barracuda

厉害厉害，这才是计算机原理吃透了

pcxwps

厉害呀，我当年单片机原理连DX CX都没搞清楚。

L北斗

中国的希望，厉害了。

电工晨

真牛逼，现今能花时间鼓捣这些的不多了！

分立元件

bis 发表于 2019-1-30 10:05
ALU那块板子太简单了，连乘法都没做。

现在弄简单的，只做加减法，后面改进在加更多功能

分立元件

bis 发表于 2019-1-30 10:15
opencores.org太多自己设计的CPU了，你这个太弱。

本来就是一个简单的CPU，和别人的没法比

分立元件

bis 发表于 2019-1-30 10:15
opencores.org太多自己设计的CPU了，你这个太弱。

这个是什么网站呢？能介绍一下吗？

资深技术

这个厉害了

gxg0000

分立元件 发表于 2019-1-30 10:21
本来就是一个简单的CPU，和别人的没法比

楼主正是奇才，看看杂书就能折腾出一个CPU

夏国特

哈哈，计算机组成原理的大作业哈