计算机组成原理

概述

基于自己理解事物方式的Markdown记录文件

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先验知识

- LogicCircuit的使用

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CPU

接收指令的输入，并执行命令的硬件

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基本结构

MOSFET

金属氧化物半导体场效应晶体管
可以简单理解为二极管

工作原理参考视频

• 【硬件科普】带你认识CPU第00期——什么是MOSFET

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逻辑门

与门 (*)

A(输入)	B(输入)	C(输出)
0	0	0
1	0	0
0	1	0
1	1	1

或门(+)

A(输入)	B(输入)	C(输出)
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	1

非门

A(输入)	C(输出)
0	1
1	0

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半加器

一位二进制加法真值表如下

A	B	S(和)	C(进位)
0	0	0	0
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

$$ S = A\bigoplus B$$ $$ C = AB $$

逻辑电路的实现

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全加器

A	B	$$ C_1 (进位) $$	S(和)	$$C_2(进位)$$
0	0	0	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0
1	0	0	1	0
1	1	0	0	1
0	1	1	0	1
1	0	1	0	1
1	1	1	1	1
$$ S = A\bigoplus B \bigoplus C_1 $$
$$ C = AB+AC_1+BC_1$$

处理进位的加法器

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一字节全加器

其他实现方式 - 基于寄存器

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减法

按位取反

$$ A_i = \overline{ A_i } $$

一字节加减器的实现

参考视频

• 【硬件科普】带你认识CPU第04期——CPU是怎么计算减法的

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十六进制的数码管显示

八位数码管的实现

八位数码管ROM数据

十六进制数码管的实现

十六进制数码管ROM数据

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R-S触发器

触发器是构成时序逻辑电路以及各种复杂数字系统的基本逻辑单元。
与非门或或非门亦可实现

D触发器

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时序逻辑电路

上升沿触发器

T触发器

行波计数器

一字节存储器

八位三态门

一字节寄存器

三八译码器

八字节寄存器

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寄存器扩展

位扩展寄存器16*1

字扩展寄存器8*2

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开关

开关的实现

自动化加法器

自动化加法器的实现

程序计数器

微程序

控制器

微程序

微程序ROM数据

ROM内的数据可通过程序设计生成,相关代码如下

其他

硬件描述语言

• Verilog HDL

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相关书籍

• 深入理解计算机系统

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