用Logisim搞定CPU微程序入口逻辑：HUST计组实验第二关保姆级通关指南

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VIP免费 原创 最新推荐文章于 2026-07-19 16:52:38 发布 579 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›
华中科技大学 计算机组成原理 educoder Logisim平台 MIPS CPU设计 目录实验目的：第1关：单周期MIPS CPU设计二.微程序地址转移逻辑设计三.MIPS微程序CPU设计四.硬布线控制器状态机设计五.多周期MIPS硬布线控制器CPU设计（排序程序）测试结果： 实验目的： 1、理解计算机中的重要部件存储器和CPU。 2、能利用所学理论知识进行设计 MIPS 寄存器堆、MIPS RAM 存储器扩展，利用所学习的 cache 的基本原理设计硬件 cache。 3、能利用硬布线控制器的设计原理在 Logisim 平台中设计实现支持五条指令的 MIPS 单周期 CPU。 4、能利用硬 阅读详情

用Logisim搞定CPU微程序入口逻辑：HUST计组实验第二关保姆级通关指南

第一次打开Logisim看到密密麻麻的逻辑门和导线时，相信很多同学都会感到无从下手。作为过来人，我完全理解这种面对空白画布时的迷茫——特别是当实验指导书上只给出抽象的功能描述，却缺少具体操作指引时。本文将用我在实验室通宵三个晚上总结出的实战经验，带你一步步攻克这个看似复杂的微程序入口逻辑设计。

1. 实验核心原理快速理解

微程序入口查找逻辑的本质，是根据不同指令的操作码（opcode），跳转到对应的微程序起始地址。在单总线CPU结构中，这相当于一个5位地址的多路选择器。举个例子：

  • 当LW指令有效时，输出预设的04（十六进制）地址
  • 当SW指令有效时，输出09地址
  • 其他指令同理

关键点在于 ：这些地址不是随意设定的，而是对应着控制器中微指令存储器的具体位置。我们可以用最简单的与或逻辑实现这个功能： 

// 伪代码示例
S0 = LW & 0x04 | SW & 0x09 | BEQ & 0x0E | ...

实际操作中，Logisim的"分析组合逻辑"功能可以自动帮我们生成这些电路，这正是本实验的巧妙之处。

2. 准备工作：Excel表格填写技巧

实验指导书要求先填写三号Excel表格，这里有几个容易踩坑的细节：

  1. 地址格式统一 ：确保所有地址使用相同的位数表示（如都写成两位十六进制04而不是4）
  2. 指令信号互斥 ：检查每行只有一个指令信号为1，其他必须为0
  3. 默认情况处理 ：建议添加一行全0输入对应复位地址

提示：保存Excel

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标签
#CPU设计 #微程序 #Logisim #计算机组成实验
计算机组成原理实验(已通关)-华中科技大学头歌Educoder(Logisim) 汉字国标码转区位码实验 汉字机内码获取实验 8位可控加减法电路设计 第2关 CLA182四位先行进位电路设计 第3关 4位快速加法器设计 第4关 16位快速加法器设计 第5关 32位快速加法器设计 第6关 5位无符号阵列乘法器设计 6位有符号补码阵列乘法器 乘法流水线设计 原码一位乘法器设计 偶校验编码设计 偶校验解码电路设计 16位海明编码电路设计 16位海明解码电路设计 海明编码流水传输实验 16位CRC并行编解码电路设计 CRC编码流水传输实验 阅读详情

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The Date Object Section 3.10. Regular Expressions Section 3.11. Error Objects Section 3.12. Primitive Data Type Wrapper Objects Chapter 4. Variables Section 4.1. Variable Typing Section 4.2. Variable Declaration Section 4.3. Variable Scope Section 4.4. Primitive Types and Reference Types Section 4.5. Garbage Collection Section 4.6. Variables as Properties Section 4.7. Variable Scope Revisited Chapter 5. Expressions and Operators Section 5.1. Expressions Section 5.2. Operator Overview Section 5.3. Arithmetic Operators Section 5.4. Equality Operators Section 5.5. Relational Operators Section 5.6. String Operators Section 5.7. Logical Operators Section 5.8. Bitwise Operators Section 5.9. Assignment Operators Section 5.10. Miscellaneous Operators Chapter 6. Statements Section 6.1. Expression Statements Section 6.2. Compound Statements Section 6.3. if Section 6.4. else if Section 6.5. switch Section 6.6. while Section 6.7. do/while Section 6.8. for Section 6.9. for/in Section 6.10. Labels Section 6.11. break Section 6.12. continue Section 6.13. var Section 6.14. function Section 6.15. return Section 6.16. throw Section 6.17. try/catch/finally Section 6.18. with Section 6.19. The Empty Statement Section 6.20. Summary of JavaScript Statements Chapter 7. Functions Section 7.1. Defining and Invoking Functions Section 7.2. Functions as Data Section 7.3. Function Scope: The Call Object Section 7.4. Function Arguments: The Arguments Object Section 7.5. Function Properties and Methods Chapter 8. Objects Section 8.1. Objects and Properties Section 8.2. Constructors Section 8.3. Methods Section 8.4. Prototypes and Inheritance Section 8.5. Object-Oriented JavaScript Section 8.6. Objects as Associative Arrays Section 8.7. Object Properties and Methods Chapter 9. Arrays Section 9.1. Arrays and Array Elements Section 9.2. Array Methods Chapter 10. Pattern Matching with Regular Expressions Section 10.1. Defining Regular Expressions Section 10.2. String Methods for Pattern Matching Section 10.3. The RegExp Object Chapter 11. Further Topics in JavaScript Section 11.1. Data Type Conversion Section 11.2. By Value Versus by Reference Section 11.3. Garbage Collection Section 11.4. Lexical Scoping and Nested Functions Section 11.5. The Function( ) Constructor and Function Literals Section 11.6. Netscape's JavaScript 1.2 Incompatibilities Part II: Client-Side JavaScript Chapter 12. JavaScript in Web Browsers Section 12.1. The Web Browser Environment Section 12.2. Embedding JavaScript in HTML Section 12.3. Execution of JavaScript Programs Chapter 13. Windows and Frames Section 13.1. Window Overview Section 13.2. Simple Dialog Boxes Section 13.3. The Status Line Section 13.4. Timeouts and Intervals Section 13.5. Error Handling Section 13.6. The Navigator Object Section 13.7. The Screen Object Section 13.8. Window Control Methods Section 13.9. The Location Object Section 13.10. The History Object Section 13.11. 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Cascading Style Sheets and Dynamic HTML Section 18.1. Styles and Style Sheets with CSS Section 18.2. Element Positioning with CSS Section 18.3. Scripting Styles Section 18.4. DHTML in Fourth-Generation Browsers Section 18.5. Other DOM APIs for Styles and Style Sheets Chapter 19. Events and Event Handling Section 19.1. Basic Event Handling Section 19.2. Advanced Event Handling with DOM Level 2 Section 19.3. The Internet Explorer Event Model Section 19.4. The Netscape 4 Event Model Chapter 20. Compatibility Techniques Section 20.1. Platform and Browser Compatibility Section 20.2. Language Version Compatibility Section 20.3. Compatibility with Non-JavaScript Browsers Chapter 21. JavaScript Security Section 21.1. JavaScript and Security Section 21.2. Restricted Features Section 21.3. The Same-Origin Policy Section 21.4. Security Zones and Signed Scripts Chapter 22. Using Java with JavaScript Section 22.1. Scripting Java Applets Section 22.2. Using JavaScript from Java Section 22.3. 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Core JavaScript Reference Sample Entry arguments[ ] Arguments Arguments.callee Arguments.length Array Array.concat( ) Array.join( ) Array.length Array.pop( ) Array.push( ) Array.reverse( ) Array.shift( ) Array.slice( ) Array.sort( ) Array.splice( ) Array.toLocaleString( ) Array.toString( ) Array.unshift( ) Boolean Boolean.toString( ) Boolean.valueOf( ) Date Date.getDate( ) Date.getDay( ) Date.getFullYear( ) Date.getHours( ) Date.getMilliseconds( ) Date.getMinutes( ) Date.getMonth( ) Date.getSeconds( ) Date.getTime( ) Date.getTimezoneOffset( ) Date.getUTCDate( ) Date.getUTCDay( ) Date.getUTCFullYear( ) Date.getUTCHours( ) Date.getUTCMilliseconds( ) Date.getUTCMinutes( ) Date.getUTCMonth( ) Date.getUTCSeconds( ) Date.getYear( ) Date.parse( ) Date.setDate( ) Date.setFullYear( ) Date.setHours( ) Date.setMilliseconds( ) Date.setMinutes( ) Date.setMonth( ) Date.setSeconds( ) Date.setTime( ) Date.setUTCDate( ) Date.setUTCFullYear( ) Date.setUTCHours( ) Date.setUTCMilliseconds( ) Date.setUTCMinutes( ) Date.setUTCMonth( ) Date.setUTCSeconds( ) Date.setYear( ) Date.toDateString( ) Date.toGMTString( ) Date.toLocaleDateString( ) Date.toLocaleString( ) Date.toLocaleTimeString( ) Date.toString( ) Date.toTimeString( ) Date.toUTCString( ) Date.UTC( ) Date.valueOf( ) decodeURI( ) decodeURIComponent( ) encodeURI( ) encodeURIComponent( ) Error Error.message Error.name Error.toString( ) escape( ) eval( ) EvalError Function Function.apply( ) Function.arguments[] Function.call( ) Function.caller Function.length Function.prototype Function.toString( ) Global Infinity isFinite( ) isNaN( ) Math Math.abs( ) Math.acos( ) Math.asin( ) Math.atan( ) Math.atan2( ) Math.ceil( ) Math.cos( ) Math.E Math.exp( ) Math.floor( ) Math.LN10 Math.LN2 Math.log( ) Math.LOG10E Math.LOG2E Math.max( ) Math.min( ) Math.PI Math.pow( ) Math.random( ) Math.round( ) Math.sin( ) Math.sqrt( ) Math.SQRT1_2 Math.SQRT2 Math.tan( ) NaN Number Number.MAX_VALUE Number.MIN_VALUE Number.NaN Number.NEGATIVE_INFINITY Number.POSITIVE_INFINITY Number.toExponential( ) Number.toFixed( ) Number.toLocaleString( ) Number.toPrecision( ) Number.toString( ) Number.valueOf( ) Object Object.constructor Object.hasOwnProperty( ) Object.isPrototypeOf( ) Object.propertyIsEnumerable( ) Object.toLocaleString( ) Object.toString( ) Object.valueOf( ) parseFloat( ) parseInt( ) RangeError ReferenceError RegExp RegExp.exec( ) RegExp.global RegExp.ignoreCase RegExp.lastIndex RegExp.source RegExp.test( ) RegExp.toString( ) String String.charAt( ) String.charCodeAt( ) String.concat( ) String.fromCharCode( ) String.indexOf( ) String.lastIndexOf( ) String.length String.localeCompare( ) String.match( ) String.replace( ) String.search( ) String.slice( ) String.split( ) String.substr( ) String.substring( ) String.toLocaleLowerCase( ) String.toLocaleUpperCase( ) String.toLowerCase( ) String.toString( ) String.toUpperCase( ) String.valueOf( ) SyntaxError TypeError undefined unescape( ) URIError Part IV: Client-Side JavaScript Reference Chapter 24. Client-Side JavaScript Reference Sample Entry Anchor Applet Area Button Button.onclick Checkbox Checkbox.onclick Document Document.all[] Document.captureEvents( ) Document.clear( ) Document.close( ) Document.cookie Document.domain Document.elementFromPoint( ) Document.getSelection( ) Document.handleEvent( ) Document.lastModified Document.links[] Document.open( ) Document.releaseEvents( ) Document.routeEvent( ) Document.URL Document.write( ) Document.writeln( ) Element Event FileUpload FileUpload.onchange Form Form.elements[] Form.onreset Form.onsubmit Form.reset( ) Form.submit( ) Form.target Frame getClass( ) Hidden History History.back( ) History.forward( ) History.go( ) HTMLElement HTMLElement.contains( ) HTMLElement.getAttribute( ) HTMLElement.handleEvent( ) HTMLElement.insertAdjacentHTML( ) HTMLElement.insertAdjacentText( ) HTMLElement.onclick HTMLElement.ondblclick HTMLElement.onhelp HTMLElement.onkeydown HTMLElement.onkeypress HTMLElement.onkeyup HTMLElement.onmousedown HTMLElement.onmousemove HTMLElement.onmouseout HTMLElement.onmouseover HTMLElement.onmouseup HTMLElement.removeAttribute( ) HTMLElement.scrollIntoView( ) HTMLElement.setAttribute( ) Image Image.onabort Image.onerror Image.onload Input Input.blur( ) Input.click( ) Input.focus( ) Input.name Input.onblur Input.onchange Input.onclick Input.onfocus Input.select( ) Input.type Input.value JavaArray JavaClass JavaObject JavaPackage JSObject JSObject.call( ) JSObject.eval( ) JSObject.getMember( ) JSObject.getSlot( ) JSObject.getWindow( ) JSObject.removeMember( ) JSObject.setMember( ) JSObject.setSlot( ) JSObject.toString( ) Layer Layer.captureEvents( ) Layer.handleEvent( ) Layer.load( ) Layer.moveAbove( ) Layer.moveBelow( ) Layer.moveBy( ) Layer.moveTo( ) Layer.moveToAbsolute( ) Layer.offset( ) Layer.releaseEvents( ) Layer.resizeBy( ) Layer.resizeTo( ) Layer.routeEvent( ) Link Link.onclick Link.onmouseout Link.onmouseover Link.target Location Location.reload( ) Location.replace( ) MimeType Navigator Navigator.javaEnabled( ) Navigator.plugins.refresh( ) Option Password Plugin Radio Radio.onclick Reset Reset.onclick Screen Select Select.onchange Select.options[] Style Submit Submit.onclick Text Text.onchange Textarea Textarea.onchange URL Window Window.alert( ) Window.back( ) Window.blur( ) Window.captureEvents( ) Window.clearInterval( ) Window.clearTimeout( ) Window.close( ) Window.confirm( ) Window.defaultStatus Window.focus( ) Window.forward( ) Window.handleEvent( ) Window.home( ) Window.moveBy( ) Window.moveTo( ) Window.name Window.navigate( ) Window.onblur Window.onerror Window.onfocus Window.onload Window.onmove Window.onresize Window.onunload Window.open( ) Window.print( ) Window.prompt( ) Window.releaseEvents( ) Window.resizeBy( ) Window.resizeTo( ) Window.routeEvent( ) Window.scroll( ) Window.scrollBy( ) Window.scrollTo( ) Window.setInterval( ) Window.setTimeout( ) Window.status Window.stop( ) Part V: W3C DOM Reference Chapter 25. W3C DOM Reference Sample Entry AbstractView AbstractView.getComputedStyle( ) Attr CDATASection CharacterData CharacterData.appendData( ) CharacterData.deleteData( ) CharacterData.insertData( ) CharacterData.replaceData( ) CharacterData.substringData( ) Comment Counter CSS2Properties CSSCharsetRule CSSFontFaceRule CSSImportRule CSSMediaRule CSSMediaRule.deleteRule( ) CSSMediaRule.insertRule( ) CSSPageRule CSSPrimitiveValue CSSPrimitiveValue.getCounterValue( ) CSSPrimitiveValue.getFloatValue( ) CSSPrimitiveValue.getRectValue( ) CSSPrimitiveValue.getRGBColorValue( ) CSSPrimitiveValue.getStringValue( ) CSSPrimitiveValue.setFloatValue( ) CSSPrimitiveValue.setStringValue( ) CSSRule CSSRuleList CSSRuleList.item( ) CSSStyleDeclaration CSSStyleDeclaration.getPropertyCSSValue( ) CSSStyleDeclaration.getPropertyPriority( ) CSSStyleDeclaration.getPropertyValue( ) CSSStyleDeclaration.item( ) CSSStyleDeclaration.removeProperty( ) CSSStyleDeclaration.setProperty( ) CSSStyleRule CSSStyleSheet 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HTMLDocument.open( ) HTMLDocument.write( ) HTMLDocument.writeln( ) HTMLDOMImplementation HTMLElement HTMLFormElement HTMLFormElement.reset( ) HTMLFormElement.submit( ) HTMLInputElement HTMLInputElement.blur( ) HTMLInputElement.click( ) HTMLInputElement.focus( ) HTMLInputElement.select( ) HTMLOptionElement HTMLSelectElement HTMLSelectElement.add( ) HTMLSelectElement.blur( ) HTMLSelectElement.focus( ) HTMLSelectElement.remove( ) HTMLTableCaptionElement HTMLTableCellElement HTMLTableColElement HTMLTableElement HTMLTableElement.createCaption( ) HTMLTableElement.createTFoot( ) HTMLTableElement.createTHead( ) HTMLTableElement.deleteCaption( ) HTMLTableElement.deleteRow( ) HTMLTableElement.deleteTFoot( ) HTMLTableElement.deleteTHead( ) HTMLTableElement.insertRow( ) HTMLTableRowElement HTMLTableRowElement.deleteCell( ) HTMLTableRowElement.insertCell( ) HTMLTableSectionElement HTMLTableSectionElement.deleteRow( ) HTMLTableSectionElement.insertRow( ) HTMLTextAreaElement HTMLTextAreaElement.blur( ) HTMLTextAreaElement.focus( ) HTMLTextAreaElement.select( ) LinkStyle MediaList MediaList.appendMedium( ) MediaList.deleteMedium( ) MediaList.item( ) MouseEvent MouseEvent.initMouseEvent( ) MutationEvent MutationEvent.initMutationEvent( ) NamedNodeMap NamedNodeMap.getNamedItem( ) NamedNodeMap.getNamedItemNS( ) NamedNodeMap.item( ) NamedNodeMap.removeNamedItem( ) NamedNodeMap.removeNamedItemNS( ) NamedNodeMap.setNamedItem( ) NamedNodeMap.setNamedItemNS( ) Node Node.appendChild( ) Node.cloneNode( ) Node.hasAttributes( ) Node.hasChildNodes( ) Node.insertBefore( ) Node.isSupported( ) Node.normalize( ) Node.removeChild( ) Node.replaceChild( ) NodeFilter NodeIterator NodeIterator.detach( ) NodeIterator.nextNode( ) NodeIterator.previousNode( ) NodeList NodeList.item( ) Notation ProcessingInstruction Range Range.cloneContents( ) Range.cloneRange( ) Range.collapse( ) Range.compareBoundaryPoints( ) Range.deleteContents( ) Range.detach( ) Range.extractContents( ) Range.insertNode( ) Range.selectNode( ) Range.selectNodeContents( ) Range.setEnd( ) Range.setEndAfter( ) Range.setEndBefore( ) Range.setStart( ) Range.setStartAfter( ) Range.setStartBefore( ) Range.surroundContents( ) Range.toString( ) RangeException Rect RGBColor StyleSheet StyleSheetList StyleSheetList.item( ) Text Text.splitText( ) TreeWalker TreeWalker.firstChild( ) TreeWalker.lastChild( ) TreeWalker.nextNode( ) TreeWalker.nextSibling( ) TreeWalker.parentNode( ) TreeWalker.previousNode( ) TreeWalker.previousSibling( ) UIEvent UIEvent.initUIEvent( ) ViewCSS Part VI: Class, Property, Method, and Event Handler Index Chapter 26. 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蓝牙模块HM-10手册

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