微處理器設計/基本元件

微處理器設計

基本元件

在嘗試設計之前，設計人員應該熟悉通用微處理器中的一些元件。有關這些元件的概述，請參見 數位電路.

暫存器

暫存器是一個儲存元素，通常由稱為觸發器的較小的 1 位儲存元素陣列組成。暫存器包含的位數等於暫存器在任何給定時間可以儲存的位數。例如，一個 1 位暫存器可以儲存 1 位，一個 32 位暫存器可以儲存 32 位，等等。暫存器可以是任意長度。

暫存器有兩個輸入，一個數據輸入和一個時鐘輸入。時鐘輸入通常稱為“使能”。當使能訊號為高時，暫存器儲存資料輸入。當時鍾訊號為低時，暫存器值保持不變。

暫存器檔案

暫存器檔案是暫存器的一個完整集合，通常它們都具有相同的長度。暫存器檔案接收三個輸入，一個索引地址值、一個數據值和一個使能訊號。一個訊號譯碼器用於將資料值從暫存器檔案輸入傳遞到具有指定地址的特定暫存器。我們將在本書後面的部分中詳細介紹暫存器檔案，暫存器檔案.

多路複用器

多路複用器是一個輸入選擇器。多路複用器具有輸出、控制輸入和多個數據輸入。為了方便起見，我們從頂部開始將多路複用器輸入從零開始編號。如果控制訊號為“0”，則第 0 個輸入將移至輸出。如果控制訊號為“3”，則第 3 個輸入將移至輸出。

具有N個控制訊號位的多路複用器可以支援2^N個輸入。例如，具有 3 個控制訊號的多路複用器可以支援2³ = 8個輸入。

多路複用器通常縮寫為“MUX”，並且在本書的其餘部分將被縮寫為“MUX”。

具有 2 根控制訊號線的 4 輸入多路複用器	具有 3 根控制訊號線的 8 輸入多路複用器
具有 4 根控制線的 16 輸入多路複用器

在元件中可以實現譯碼器。

Decoder ( inverse functionality of Encoder) can have multiple inputs and depending upon the inputs one of the output signals can go high.

對於 2 輸入譯碼器，將有 4 個輸出訊號。

       /|- O0
 i0---| |- O1
 i1---| |- O2
       \|- O3

 suppose input i is having value 00  then output signal O0 will go high and remaining other three lines O1 to O3 will be low.
  In same fashion if i is having value 2 then output O2 will be high and remaining other three lines will be low.