Logisim设计多周期CPU
项目介绍
该项目是我在大二的计算机架构课程中完成的。作为计算机体系结构领域的初学者，我们用Logisim软件模拟了逻辑电路，而在我的空闲时间，我用Logisim设计了一个多周期的CPU。该CPU使用微程序控制，而不是硬布线控制。
这是我的CPU的数据总线
在使用时，你可以通过使用SW总线将机器指令保存在RAM中并执行，基本指令共有5种类型:
| 指令明 | 机器码 | 解释 |
|---|---|---|
| Load | 1001 xx __ | 将下一个8位数字从RAM加载到寄存器中，最后2位表示寄存器名 |
| Add | 1000 __ __ | 两个寄存器的数字相加，写回最后两位所指定的寄存器 |
| Minus | 1010 __ __ | 两个寄存器的数字相减，写回最后两位所指定的寄存器 |
| Show | 1011 xx __ | 显示寄存器存储的数字到数据总线 |
| Halt | 1111 xx xx | 停止微程序控制器 |
将一些指令写入RAM后，点击“用于自动控制写入RAM”按钮，然后操作时钟，查看数据总线的变化。程序计数器（PC）寄存器自动递增，将指令一个个加载到微程序控制器的地址转移逻辑中，分析下一个微程序地址。然后由微程序控制三态门的开关，驱动程序执行。
这是微程序控制器的地址转移逻辑。
示例
1. 向RAM加载指令
打开这两个按钮。第一个按钮用于允许下一个数据写入RAM，第二个按钮用于打开微程序控制器。如果你没有打开第二个按钮，你将需要自己控制数据总线上的每个开关。
单击时钟按钮4次，启动系统。
调整SW总线输入，使其变为1001 xx 00（1001表示加载指令，xx表示该位中的数字不会影响结果，最后2位00表示寄存器00)，点击时钟按钮4次。 因为逻辑不是一个真正的电路，会有一些传输延迟，所以必须做一些技巧来解决这个问题。因此，需要点击4次才能将第一个指令代码加载到RAM中。
然后，将SW总线调整为0000 1110(一个数字)，并点击时钟按钮两次。
然后调整SW总线输入，使其变为如下状态，每次点击时钟按钮2次:
- 1001 xx 11（将下一个数字加载到寄存器11）
- 0111 00 00（数字0111 0000）
- 1000 11 00（将寄存器11和计算器00的数字相加，并将结果写回计算器00）
- 1011 xx 00（将寄存器00的内容展示到数据总线中）
- 1111 xx xx（停机）
因为总共有7条指令，因此，你会在RAM的地址选择寄存器中看到数字7
2. 编码执行
关闭用来允许下一个数据写入RAM的按钮，并启动时钟，你将得到如下的结果
0111 0000 与 0000 1110 成功相加，结果0111 1110会被现实到数据总线中
这是最后的执行过程
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