一，准备工作 参考： 罗老板的计算机结构与组成课程 http://xgxy.cug.edu.cn/rjgcx/lzw/COD/ Machine Structures. Spring 2010, UC Berkeley http://www-inst.eecs.berkeley.edu/~cs61c/sp10/ 软件环境： Logisim仿真软件（需要JAVA虚拟机） http://ozark.hendrix.edu/~burch/logisim/ QuartusII 8.1 http:/

前面我们以尽量快的速度完成了Proj3的任务，但是还有一些问题遗留下来，这里我们就来讨论下这些问题。 1， Logisim与QuartusII的比较 前面已经提到，使用QuartusII进行数字电路设计，更多情况下使用的是硬件描述语言，硬件描述语言功能更加强大，标准更加规范，应用十分广泛。这里选择使用原理图的设计描述方式是为了让我们容易的从Logisim过渡过来。 从前面的内容来看，我们实验课上使用到的Logisim软件实现Proj3中CPU的设计所涉及到的操作，在QuartusII中对应的实现方式都

数据存储在RAM里，程序存储在ROM里，这是大家经常听到的，那么怎么设计一个存储数据的RAM和一个存储程序的ROM呢？这里我们就来亲手试验一下。 有一点要说明的QuartusII中提供的ROM和Logisim中提供的ROM模块有一点点不同，他们相差一根时钟线，虽然只有这一点不同，但却是很重要的一点，这就涉及到了一个组合逻辑实现的ROM与时序逻辑实现的ROM的区别。 这里给出了QuartusII中的两种实现方式，一种是用库中提供的模块，另一种是组合逻辑的实现方式，关于两者的不同究竟会产生怎样的影响，后面我

书接上回…… 第四步：制作一个寄存器组（也称寄存器文件）模块（组件）。 1，输入与输出 根据前面设计总揽中得到的模块间的关系，设计出输入输出端口，包括rs，rt，rw，另外是rsBus，rtBus，当然还有使能控制，时钟，reset等。 2，寄存器 作为第一小步你可以先放四个寄存器，然后做出一个输出，即可选择四个寄存器中的任意一个的值输出。 注意：用MegaWizard生成模块文件的时候，别忘了加一个后缀，因为这里都是子模块设计，后面要应用到顶层设计中去，为避免各个子模块设计中引入的标准模块

1，再次推荐使用库 在设计中，推荐大家使用库中的模块，因为库中的模块都是经过精心设计验证好的电路，并在长期的设计实践中反复验证的成熟方案，另外还有可能经过了专门的优化。 比如下面我们将用到一个比较典型的模块——选择器，选择器的一个比较典型的应用是根据已知逻辑关系，通过选择通路数据得出电路，就是说如果知道真值表的话，选择的通路设定为常量，选择开关为输入的逻辑值，通过这种类似解码的电路结构很容易的实现组合逻辑的功能，并且在程序、电路结构上有很好的可读性，结构也很清晰。 在下面控制逻辑开关表中，我们就使用了

至此，我们要真正开始CPU设计了，前面的内容是给不熟悉QuartusII的同学热身用的。这里都是假定同学们已经熟悉了QuartusII基本操作，会使用原理图设计方法设计电路，并且会使用MegaWizard添加标准模块，会分层设计电路。 需要说明的是，我们选择使用原理图的设计方法，是考虑与罗老板的课件相结合，能够对照Logisim的操作，使同学们在学会使用Logisim软件仿真设计出一个CPU后，平滑的过度过来。另外原理图的设计更加直观一点，更容易入门。当然由于实际设计中主流的方式还是使用硬件设计语言，推荐

1， 使用MegaWizard添加一个RAM模块。 RAM模块属于原理图设计中一个较为复杂的模块，并非如一个简单的二输入与门那样直接添加就可以了，还有一些参数需要配置和设定。在QuartusII中添加一个类似RAM的复杂模块需要用到MegaWizard，通过使用MegaWizard添加一个RAM模块，可以了解如何用MegaWizard为库提供的模块配置参数。 依然是使用Symbol tool打开添加模块对话框，MagaWizard的模块多数在megafunctions目录下，我们使用的是megafunc

打开QuartusII软件，程序主界面如下： 1， 新建一个工程 点击File——>New Project Wizard，打开创建新工程向导，这里你将完成工程的基本设定选项。 1， Project name and directory——工程的名称与目录 2， Name of the top-level design entity——顶层设计实体的名称 3， Project files and libraries——项目文件与库 4， Target device family and

Logisim的简单入门 先来以一个与门电路的实验，来看一下基本的操作，在Logisim中一个与门电路生成过程如下： 1.按与门的选择按钮，添加一个与门到电路中。 2.使用按钮添加一个输入引脚，用于设置输入电平。 3.添加一个引脚，通过属性中设置Pin的属性为输出： 这样得到一个输出引脚。 4.移动以上添加的元素，得到原理图: 注意选中按钮，此时可以拖拽连线，那么我们把电路各部分连接如下: 5. 接下来通过选中按钮就可以鼠标点击设定输入管脚上的电平为1或0了，输出引脚也会相应改变

书接上回…… 第四步：制作一个ALU 输入输出端口 ALU的输入输出相对简单，输入是两个操作数和一个操作符，输出是计算结果。 各运算单元 为了节省片上资源，加减法器使用一个，用一根选择线控制加或减，逻辑左右移位也是用一根选择线控制左右移。 数据通路选择 上面的各运算单元是并行工作的，对于输入的两个操作数，几个运算单元都会计算结果，至于输出哪一个，要通过后面的数据选择器来控制了。选择器的选择开关接的是操作符，这样输出结果就是操作数对应的操作运算得到的的结果了。 第五步：制作