動手設計 CPU（一）—— 各類元件功能表

前言

本文將列舉在動手設計 CPU 系列中使用到的各類元件真值表，並持續更新。

注意：本文所有操作環境均爲 Quartus II 13.0

各類元件

(1) 74181 — ALU

該元件即爲 ALU，可實現四位數字的多種邏輯運算與算術運算，功能十分強大。

(2) 74182 — 用於並行加法器

下述內容選自《計算機組成原理》（唐碩飛版）6.5 節。

雙重分組跳躍進位

下述文字內容是課本中對於此種並行加法器的說明，詳細計算過程可以參看書本，主要表達的觀點就是此種並行加法器隨着位數的增加，計算效率也將大大提升。

74181 與 74182 進行組合

(3) 74161 — 四位同步二進制加法計數器

該計數器可以用於實現 PC、uPC 等計數器，並可進一步拼接實現 8 位乃至 16 位的計數器。

(4) 74273 — 八位寄存器

八位寄存器，其中 CLK 爲時鐘，上升沿打入，CLRN 爲異步清 0 端。

(5) 74374 — 鎖存器

器件介紹

鎖存器。(三態輸出的寄存器，與 74273 無太大差別)

• D1～D8: 數據輸入端
• OEN: 三態允許控制端（低電平有效）
• CLK: 時鐘輸入端
• Q1～Q8: 輸出端

輸出端 Q1~Q8 可直接與總線相連。當三態允許控制端 OEN 爲低電平時，Q1～Q8 爲正常邏輯狀態，可用來驅動負載或總線。當 OEN 爲高電平時，Q1～Q8 高阻態，即不驅動總線，也不爲總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。

在時鐘端 CLK 脈衝上升沿的作用下，Q 隨數據 D 而變。

真值表

(6) RAM

• wren 低電平時讀允許，高電平時寫允許。
• CLK 下降沿打入