简易计算机系统综合设计--概述

概述：

   我们的计算机在运行的过程中，操作流程可以大致看成一个：“取指令”->"执行指令"的过程。这次的设计便是基于这一思想进行简易计算机系统的设计。本次设计中的指令是一个8为的二进制串，通过不同的指令来实现不同的具体操作。

   我们分析一下需要干什么？

   首先考虑取指令：

   我们首先需要储存指令，这样计算机才能去读取指令，故我们需要设计一个储存指令的东西--RAM存储器。RAM存储器的具体功能后续会具体介绍，现在我们把RAM看作一个数组，然后指令可以存储在数组的某一个位置。

   有了存储好了的指令，我们怎么得到呢，正如上面所说，我们相当于需要访问数组中的内容，那么我们需要提供一个具体的下标去访问数组(RAM-)-PC计数器。PC计数器的大概功能就是能输出一个值，并且能自加一（顺序得到下一地址）或者加载某一个数（跳转到某一个地址）。

   其余需要设计的部件还有指令寄存器和指令译码器，这两个的具体功能，后续再详细说明。

   然后是执行指令：

   我们用指令是干嘛的，当然是每一条指令对应了某个操作，具体的指令如下表：



   我们考虑最上面的三条MOV指令，其具体操作如下：



   我们发现指令会指定某些数据进行操作，所以首先我们要存储数据，这里便要用到寄存器组。该寄存器组中包括三个寄存器A,B,C，其中A,B两个是储存具体的操作数，C存储的是一个地址，用于与RAM存储器进行数据交互。

   然后后面有一些对两个操作数进行运算的操作，那么我们需要一个对两个操作数进行函数运算的运算器--ALU运算器。用于两个操作数的运算并输出运算结果。

  一般来说对于数据的处理还应该包括对数据进行移位操作，我这里将该部分与ALU运算器分开，单独设计。

  这样所有的部件基本上都过了一遍，总的原理图如下：



  接下来就是对各个部分的具体实现。