龙少精简嗨爆版8位单周期CPU内核原创电路发布(计划出套件)
神之觉醒2014/11/12计算机电子学 IP:广西
刚画完电路先把电路贴出来[s::victory:]
这个CPU由30多片TTL门电路组成.
非常简单而强大的电路...连我自己都被这个设计震惊...[s::funk:][s::@]
设计是按照硬件条件来设计的, 计划装在两片10CM*10CM的PCB上面,这个规格的PCB打样价格低.
跳转指令跳转消耗2个时钟,不跳转消耗1个时钟,其他指令1个时钟.
RAM和ROM地址为24位(地址寄存器24位,程序计数器24位),最大可以寻址16MB的RAM和16M的ROM.
IO方式为内存映射IO.
保守估计用同样型号的IC性能大概比小UU强大约2倍,条件是频率要运行在10MHZ左右(性能相当于小UU运行在27MHZ的2倍), =  =其实性能要看每秒加法减法多少次...[s::L][s::lol]  看频率有点吹水的感觉[s:;P]
Multisim 11.0仿真文件下载:

attachment icon 龙少精简嗨爆版8位单周期CPU.rar 1.45MB RAR 1139次下载

本CPU可以看成由3个部分组成;
1.运算逻辑.
龙少精简嗨爆版8位单周期CPU运算逻辑.png

2.地址逻辑.
龙少精简嗨爆版8位单周期CPU地址逻辑.png

3.指令译码逻辑.
龙少精简嗨爆版8位单周期CPU译码逻辑.png

数据通道结构图:
龙少精简嗨爆版8位单周期CPU结构.png

[修改于 9年5个月前 - 2014/11/12 06:22:16]

+1  学术分    1211    2014/11/19 大作,理论阐述清晰,实践过程十分精彩
来自:计算机科学 / 计算机电子学
294
 
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~~空空如也
21006091
9年5个月前 IP:广东
730464
呵呵,编译个程序来看看先
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730465
引用 21006091:
呵呵,编译个程序来看看先
之前没研究好编译器算法, 现在算法有了, 写个简单C编译器分分钟的事[s:;P] 太激动了...
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21006091
9年5个月前 IP:广东
730466
膜拜大神了!整套成本多少?
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730467
引用 21006091:
膜拜大神了!整套成本多少?
CPU核心部分就两块板 5元1片 30多片IC  用拆机的几毛钱1片.  还有内存板  SPI  VGA  之类的外设看情况  还不确定 ..现在只完成了CPU部分
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BG8KIH
9年5个月前 IP:重庆
730474
标记,等全部出来自己造台计算机玩玩?想当年学校机房的老古董才33M主频,没有硬盘,全靠软驱过活,只能DOS,还是单色的显示器。考虑复原一台......
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穆宝じ☆ve孤独
9年5个月前 IP:广东
730489
大神找女朋友不
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730513
仿真文件说明(CPU启动方法).
1.首先在下图的模拟ROM拨上需要CPU执行的指令(CPU指令参看1楼指令集),CPU会从上到下执行ROM的指令.
图2.png

2.然后把下图的S1开关拨为高电平,CPU取消复位, 这时拨动S2开关给CPU输入执行时钟,CPU开始执行ROM的指令,就可以在LED上面看到寄存器的数据变化.
图1.png
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730514
引用 穆宝じ☆ve孤独:
大神找女朋友不
[s::funk:][s::funk:][s::funk:]
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730515
引用 gb505329191:
标记,等全部出来自己造台计算机玩玩?想当年学校机房的老古董才33M主频,没有硬盘,全靠软驱过活,只能DOS,还是单色的显示器。考虑复原一台......
一起玩[s:;P]  我还要发一堆帖..更加嗨的还在后面, 让你知道计算机可以做得如此简单而强大, 越来越接近本质了
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BG8KIH
9年5个月前 IP:重庆
730519
引用 神之觉醒:
一起玩  我还要发一堆帖..更加嗨的还在后面, 让你知道计算机可以做得如此简单而强大, 越来越接近本质了
那只能是跟你混了
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最高主机泡泡
9年5个月前 IP:天津
730521
围观膜拜神作[s::funk:]
等着出套件了,这套U真的太神了,看这些基本的逻辑门电路就能组合出一个真正的CPU来。。。实在是太神了。。
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liangjiajing
9年5个月前 IP:广西
730534
套件什么时候出?
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730549
引用 liangjiajing:
套件什么时候出?
看情况, 不定时的, 我想把套件做得完整一点, 尽量快...
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神之觉醒作者
9年5个月前 修改于 9年5个月前 IP:广西
730550
引用 21006091:
膜拜大神了!整套成本多少?

给你演示一个程序.
这里是一个8位无符号数除以8位无符号数的程序,应该还可以再写得高效率点,有符号除法复杂一点点.
RAM内存单元定义:
000000H : 余数
000001H : 被除数
000002H : 除数
000003H : 商
000004H : 计数

程序代码(下面部分用表达式形式来表示CPU的指令):
000000H    A2A1A0 = 0x000000;
000001H    RAM = 0x00;
000002H    A2A1A0 = 0x000004;
000003H    RAM = 0x07;
000004H    A2A1A0 = 0x000003;
000005H    A = RAM;
000006H    RAM = A << 1;
000007H    A2A1A0 = 0x000000;
000008H    A = RAM;
000009H    A2A1A0 = 0x000001;
00000AH    B = RAM;
00000BH    A = (A << 1) | (B >> 7 & 0x01);
00000CH    B = B << 1;
00000DH    RAM = B;
00000EH    A2A1A0 = 0x000000;
00000FH    RAM = A;
000010H    A2A1A0 = 0x000002;
000011H    B = RAM;
000012H    A2A1A0 = 0x000016;
000013H    判断A - B没有借位跳转到000016H;
000014H    A2A1A0 = 0x00001B;
000015H    无条件跳转到00001BH;
000016H    A2A1A0 = 0x000000;
000017H    RAM = A - B;
000018H    A2A1A0 = 0x000003;
000019H    A = RAM;
00001AH    RAM = A + 1;
00001BH    A2A1A0 = 0x000004;
00001CH    A = RAM;
00001DH    RAM = A - 1;
00001EH    A2A1A0 = 0x000004;
00001FH   判断 A - 1没有借位跳转到000004H;

上面程序执行完成后结果在RAM内存单元里[s::lol]
大约250个时钟内完成计算
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hchc0834
9年5个月前 IP:四川
730551
彪悍的节奏
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富二代创始人
9年5个月前 IP:安徽
730580
引用 穆宝じ☆ve孤独:
大神找女朋友不
[s::funk:]
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eeprom
9年5个月前 IP:山东
730593
吊胃口啊!
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sisisisisi0
9年5个月前 IP:广西
730599
清华的学生有的也不是那么喜欢学习的,但是清华的要求极为严格,四年之间只要一科不及格就取消推研资格,三科不及格就退学了,所以我们都要疯狂地学习。大二的时候,我们有一个夏季小学期共两周。第一周周一上午,我们在一间教室上了两个小时课,学了计算机的VHDL语言。下课老师要求我们在周五之前编出一个主频30M的CPU来。所有的人都疯了,因为上午根本就不知道他在说什么。后来我们知道,在其他大学的电子系这门课要学一个学期的。但是老师说得很清楚了,做不出来就不及格。于是大家就疯狂地跑到图书馆借书,回去废寝忘食地看,第一天看不懂,第二天稍有点明白,第三天白天编了几个简单的程序,晚上开始正式编程,编到凌晨3点,周四编了一天加一个通宵,周五早上8点通过了验收。在此之前,我们没有想到我们还可以在这么短的时间里做这么多事,但是在巨大的压力之下我们完成了。(从网上转的,vhdl是啥啊?)
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eeprom
9年5个月前 IP:山东
730600
引用 sisisisisi0:
清华的学生有的也不是那么喜欢学习的,但是清华的要求极为严格,四年之间只要一科不及格就取消推研资格,三科不及格就退学了,所以我们都要疯狂地学习。大二的时候,我们有一个夏季小学期共两周。第一周周一上午,我们在一间教室上了两个小时课,学了计算机的...
VHDL硬件描述语言,还有Verilog HDL,AHDL等
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730622
引用 sisisisisi0:
清华的学生有的也不是那么喜欢学习的,但是清华的要求极为严格,四年之间只要一科不及格就取消推研资格,三科不及格就退学了,所以我们都要疯狂地学习。大二的时候,我们有一个夏季小学期共两周。第一周周一上午,我们在一间教室上了两个小时课,学了计算机的...
这样搞容易残废[s::funk:][s::L]
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730624
正在进行焊接...
DSCF2798.jpg

DSCF2799.jpg
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cqb98
9年5个月前 IP:福建
730634
楼主是学生吗?好厉害,高中还是大学?
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730652
引用 cqb98:
楼主是学生吗?好厉害,高中还是大学?
业余爱好者- -  没有很厉害...只是对机关有点研究...  以前是机械机关(你懂得...yongdongji),  现在是电子机关,  我真的是对电子的东西很感兴趣[s::kiss:]   CPU就是一个电子机关.很简单的
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730656
CPU运行起来的感觉就是这个样子 很嗨[s:;P][s::lol]

attachment icon 运行.rar 1.91MB RAR 367次下载
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LED
9年5个月前 IP:四川
730659
很不错,大神加油
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730816
运算逻辑焊好.. 发现74HC11没库存了. [s::L]
DSCF2800_调整大小.jpg

DSCF2801_调整大小.jpg

DSCF2804_调整大小.jpg

DSCF2806_调整大小.jpg

DSCF2812_调整大小.jpg

DSCF2814_调整大小.jpg

DSCF2816_调整大小.jpg
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神之觉醒作者
9年5个月前 修改于 9年5个月前 IP:广西
730817
给这个CPU编程必须按规则来, 有时要插入空操作, 不然指令执行会出错[s:;P]
"A = 0x00"的下一句是"A = 0x11"的话"A = 0x00"不会被执行.
如果要让A = 0x00被执行的话后面指令的目的操作数不能是A,
因为这个CPU锁存A = 0x00指令之后A寄存器(74XX273)的锁存线被拉低, 只有下一条指令不选中A寄存器,A寄存器的锁存线才会拉高锁存.
这个CPU的数据传送是靠阻塞来实现的...  意思就是数据消失的瞬间寄存器锁存线同时拉高出现的现象,  移位寄存器原理- -.
之前被洗脑了...以为一定要装个控制器上去才可以, 搞得得电路复杂得要死[s:;P]  还好觉悟得早
指令集里面的移位指令和跳转指令是根据经验来搞的.  这个经验在写编译器的时候一不留神就刷到了=  =
跳转指令产生的跳转信号本来还想在后面加个异或门控制真假,  想想没必要[s::lol] 增加延迟频率又降低.
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神之觉醒作者
9年5个月前 IP:广西
730818
搞了几年...这个CPU真的是觉得设计的比较得意. 兴奋得晚上都睡不着
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eeprom
9年4个月前 IP:山东
730823
引用 神之觉醒:
搞了几年...这个CPU真的是觉得设计的比较得意. 兴奋得晚上都睡不着
期待[s::lol]
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eeprom
9年4个月前 IP:山东
730825
引用 神之觉醒:
CPU核心部分就两块板 5元1片 30多片IC  用拆机的几毛钱1片.  还有内存板  SPI  VGA  之类的外设看情况  还不确定 ..现在只完成了CPU部分
这个U的内存、spi、vga基本可以使用小UU的那一套吧
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liangjiajing
9年4个月前 IP:广西
730830
这个是可以接到vga显示器上的吗
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
730888
引用 rpg-7:
膜拜大神!又开发新CPU了?啥时候考虑流片出来?KC-1号高性能单片机?
接受你的膜拜...  说真的要是流片出来肯定是超低功耗,  目前欲望不在性能上面,  就是想让更多人会DIY自己的CPU,   会的人多了分布计算然后性能架构就非线性增长[s::funk:][s:;P] 刚喝了两杯不好意思
还没给CPU认真起过名字[s::L]
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
730890
引用 rpg-7:
终于自己设计ALU了?恭喜
现成的ALU[s::L]  用ROM来做ALU也得 ..乘法除法都可以算. 输入数据马上出结果
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
730893
好吧现在就给这个CPU起个名字...   科创龙少1号精简架构,  简称KC_LS1U架构[s:;P]
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
730899
套件结构先透露下...
首先CPU在最顶层,  是叠起来的, 通过插针连接, 然后下层到ROM
ROM的结构为, 有一组开机启动ROM, 容量几百KB就搞定了不用太多, 然后有一组SRAM是装任务切换运行,容量可以增减,  两组ROM可以相互切换,然后再下层RAM内存
RAM内存容量也是可增减的,然后再下层到外设
这里地方可以插VGA显卡 SPI  IDE 实时时钟 外设板随便插哪一层, 还可以装TFT液晶接口的啦  CH375 也可以插, 然后最后一层电源和时钟和复位
电源复位开关手动控/寄存器控,  不搞IDE还好有IDE了还要搞12降5

程序就图形界面啦  选内存卡或IDE的文件 点击启动运行 就这样咯[s::lol] 应用程序慢慢写  机载编译器 想写什么就写什么[s:;P]
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
730902
引用 liangjiajing:
这个是可以接到vga显示器上的吗
外设可以连接VGA
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
730910
引用 eeprom:
这个U的内存、spi、vga基本可以使用小UU的那一套吧
那套的SPI用在这里可能时序不对 要调整一下  VGA SRAM这个CPU都可以读写  这里ROM是16位
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
730946
突然发现我好有艺术感[s::$] 现在在意YIN这个新CPU跑起来灯在闪的样子

DSCF2818_调整大小.jpg

DSCF2819_调整大小.jpg
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
731076
又焊好了一个CPU,,,,,,, 改天通电[s::lol]  自己动手丰衣足食...
飞线示范视频...:
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/programs/view/AIAbSCboq5I/
点击此处查看视频

DSCF2825_调整大小.jpg

DSCF2826_调整大小.jpg

DSCF2827_调整大小.jpg

DSCF2828_调整大小.jpg

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DSCF2837_调整大小.jpg
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liangjiajing
9年4个月前 IP:广西
731088
你这cpu的程序都是自己编的吗,还是能兼容其他系统的程序
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
731132
引用 liangjiajing:
你这cpu的程序都是自己编的吗,还是能兼容其他系统的程序
我还要搞个C编译器的, 如果做好点就可以移植大部分程序[s:;P]
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神之觉醒作者
9年4个月前 修改于 9年4个月前 IP:广西
731133
还没接内存上去..  一摸时钟线CPU就乱跑[s::lol][s::L]
上电测试视频:
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/programs/view/UMM8y512QSI/
点击此处查看视频

DSCF2852_调整大小.jpg

DSCF2854_调整大小.jpg

DSCF2846_调整大小.jpg
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
731138
开始给I/O编址, 打算从0xff0000到0xffffff为I/O地址
VGA显存是RAM的一部份,和读写RAM一样操作, 看看放在RAM的哪个地址合适先[s::lol] 貌似放在RAM和I/O的中间比较合适[s::lol][s::lol][s::lol][s::$][s::L]
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神之觉醒作者
9年4个月前 IP:广西
731145
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老途
9年4个月前 IP:云南
731244
太牛了!!
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