SAP1CPU及计算机的组成架构介绍.pptx

【SAP-1 CPU及计算机的组成架构】 SAP-1 CPU是计算机系统的一个简化模型，主要用于教学和理解计算机的基本工作原理。它包含了计算机体系结构中的核心组件，这些组件包括程序计数器、输入与MAR（Memory Access Register）、RAM、指令寄存器、控制器/序列发生器、累加器、加减法器、B寄存器、输出寄存器以及二进制显示。 1. **程序计数器**：作为4位计数器，它的作用是存储当前正在执行的指令地址，并将地址传递给MAR。范围从0到15，用于指示内存中的下一个指令位置。 2. **输入与MAR**：输入部分接收外部程序和数据，而MAR则暂时存储即将执行的指令地址。在执行过程中，它从程序计数器接收地址，并将该地址传输到RAM。 3. **16×8 RAM**：这是一个16地址×8位的内存，地址总线为4位，能够存储16个8位的数据或指令。地址由MAR提供，数据通过译码器读取或写入。 4. **指令寄存器**：接收从RAM通过Wbus读取的8位数据，然后将数据拆分为高4位的指令部分和低4位的数据部分。指令部分送至控制器，数据部分送回Wbus。 5. **控制器/序列发生器**：这是CPU的核心，负责产生时序信号CLK，并根据指令寄存器中的4位指令解码为12位控制信号，指导其他组件执行相应操作。 6. **累加器**：8位缓冲寄存器，存储当前计算过程中的数据，根据不同指令执行不同操作。 7. **加减法器**：执行加法和减法运算，结果返回累加器。 8. **B寄存器**：辅助累加器和加减法器进行加法或减法运算。 9. **输出寄存器**：当需要输出结果时，将累加器中的数据传输至此，以便进一步输出。 10. **二进制显示**：由8个LED组成的显示设备，展示程序执行的结果。 在SAP-1的设计中，16×8 RAM可以被设计为ROM，因为程序执行时不再需要外部输入。VHDL语言用于描述SAP-1的硬件逻辑，其中CPU部分包括上述各个组件，而ROM部分则处理预编程的数据。 **SAP-1 CPU指令、寻址法和程序设计** SAP-1 CPU拥有5条指令，这些指令分为两种类型。例如，LDA（Load Accumulator）指令的运算码为0000，其功能是从内存地址9H处加载数据到累加器A。指令集虽小，但足以支持基本的计算和数据处理。 总结来说，SAP-1 CPU的设计旨在让学生了解计算机硬件如何执行指令、存储数据和进行算术运算。通过学习SAP-1，可以深入理解计算机体系结构的基础概念，包括数据流、控制信号和指令执行流程。这种基础知识对理解更复杂的现代计算机系统至关重要。