《寄存器传送语言》PPT课件.ppt

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1、5.1微操作和寄存器传送语言5.2用RTL表示数字系统5.3复杂数字系统和RTL5.4实例：VHDL－VHSIC硬件描述语言第五章寄存器传送语言同济大学软件学院微操作：大部分时序数字系统的基础。是更简单的行为。◆数据从一个寄存器、存储器单元或者I/O设备到另一个的传送◆修改存储的值◆执行算术或逻辑功能◆修改已存储的值确定时序数字系统：确定正确的微操作传送及其条件。（这些条件保证微操作按正确的顺序执行）设计时序数字系统：◆首先用微操作表述系统的行为◆设计硬件来匹配这些表述5.1微操作和寄存器传送语言一、微操作的格式考虑有两个1位寄存器X和Y的一

2、个数字系统。1.拷贝寄存器Y的内容到寄存器X中的微操作X←Y(有时也可以表示为Y→X)2.两种实现◆由直接连接实现◆通过总线连接实现X二、传送发生的条件1.假定传送应发生在输入控制α为高时，则传送过程可以写为IFαTHENX←Y2.表示微操作和它们发生的条件：条件：微操作当所有冒号左边的条件满足时，执行微操作（可以是多个）规定的数据传送。3.上面的传送可以写为α：X←Y4.具有控制信号的数据传送α：X←Y的实现(a)用直接通路(b)用总线X三、提高系统性能的一种方法同时执行两个或多个微操作。1.如果某系统在α=1时执行X←Y和Y←Z的传送，则这

3、种情况可以表示成α:X←Y，Y←Z(α:Y←Z，X←Y)2．同时拷贝相同的数据到多个目的地。考虑α：X←Y，Z←Y3．数字系统不能同时往同一寄存器中写入两个不同的值。例如：表示α:X←Y，X←Z无效四、传送常量的有效条件和微操作α:X←0β:X←1实现这两个传送的三种不同方法：◆通过两个传送通路装载数据来设置X的值(用一个多路选择器来选择输入的数据)◆装载数据与第一个完全相同，但它的数据直接由信号β产生。(用β作为数据输入)◆为简化硬件可使用寄存器的清除输入功能(用CLR信号)问题：当α和β同时为1时，怎么办？两种解决方法：◆产生α和β的硬件能

4、保证它们决不会被同时置为1◆修改条件使它们互斥αβ’:X←0α:X←0αβ’:X←0β:X←1α’β:X←1α’β:X←1五.寄存器之间的多位数据传送1.同样大小寄存器对应位之间传送数据例如:当α＝1时，从4位寄存器Y传送数据到4位寄存器X。用符号表示：α：X←Y(a)用直接连接(b)用总线2.访问一个寄存器的某一位或位组。表示每一位：如X3或Y2。3.表示位组（用一个域表示）如：X3、X2和X1可以写成：X(3-1)或X(3:1)α:X(3-1)←Y(2-0)β:X3←X2γ:X(3-0)←X(2-0),X3（X(2-0,3)或X3←X2，X

5、2←X1，X1←X0，X0←X3）六、执行算术运算、逻辑运算和移位运算的微操作1．一些常用的算术运算和逻辑运算的微操作操作示例AddX←X+YSubtractX←X–Y或X←X+Y’+1IncrementX←X+1DecrementX←X–1AndX←X∧Y或X←XYORX←X∨YXORX←X⊕YNOTX←/X或X←X’2．移位微操作◆线性移位：每一位的值依次向左（或右）移位。最后1位被丢弃，空位补入0值。例如：X＝1011左移一位：0110右移一位：0101◆循环移位：将在线性移位中被丢弃的位循环回来替代补入的0值。例如：X＝1011循环左移

6、：0111循环右移：1101◆算术移位：用于带符号数的移位。算术左移：各位按位左移，最高位向左移出，最低位产生的空位填“0”。算术右移：连同符号位一起向右移一位,符号位保持不变。例如：X＝1011算术左移：0110算术右移：1101◆十进制移位：专门用于BCD表示。十进制移位与线性移位很相似，但它移动1个数字或4位，而不是移动1位。例如：X＝10010111十进制左移：01110000十进制右移：00001001操作示例线性左移shl(X)线性右移shr(X)循环左移cil(X)循环右移cir(X)算术左移ashl(X)算术右移ashr(X)十

7、进制左移dshl(X)十进制右移dshr(X)◆移位操作和它们的表示法例如：X←shl(X)和shl(X)是等价的。Y←shl(X)两个寄存器均需指定七、寄存器与存储器之间的数据传送例如：M[55]←AC和AC←M[55]寄存器AC与存储器中55号单元之间的数据传送更好的方法：把地址存入寄存器中，然后由寄存器提供存储器的访问地址。（地址寄存器，标示为AR）AR←55M[AR]←AC或者AC←M[AR]（M←AC和AC←M）5.2.1数字元件表示一、第一个例子（D触发器）1.用RTL描述LD：Q←DD触发器：(a)无清0输入端(b)有清0输入端5

8、．2用RTL表示数字系统2.有一同步清0输入端的D触发器LD：Q←DCLR：Q←0◆当D、LD和CLR都等于1时，系统会失败。解决方法：改变条件使得两