Logisim上的简易计算机系统实现

简介

使用Logisim设计一个简易计算机系统，包含内存，CPU。主要内容是对CPU的ALU、寄存器等实现；设计了简单的指令集，以及简易的汇编器。 最终的结果是实现简单的内存读写与计算。 主要参考bilibili视频博主的视频：BV1wi4y157D3

介绍与使用

主体工程是汇编器的Java实现，其中Logisim目录下为对应的汇编指令与电路设计。

ALU部分：

使用8位ALU，支持两种逻辑运算与两种数学运算（实际只使用了数学运算） 其中对应关系为：

操作码	价格
00	AND
01	OR
10	ADD
11	SUB

寄存器组部分

8个8位寄存器，使用3位地址对寄存器进行选择。

指令设计部分

指令集为32位指令，存在填充情况，从低到高每位表示如下：

0-5	6-15	16-20	21-25	26-28	29	30	31
6位ALU控制码 低2位	10位立即数B 低8位	5位dst地址 低3位	5位src地址 低3位	3位未使用	1位内存写使能标志	1位寄存器/内存选择标志	1位寄存器写使能标志

汇编器设计

仅仅支持 lw, sw, addi, subi, movi指令。

使用方式

• 进入Logisim目录，SimpleInstructions.asm为样例汇编代码，做简单的运算。

• 使用 java -jar SimpleAssembler.jar SimpleInstructions.asm 进行汇编。asm.hex为允许Logisim ROM加载的格式。asm.output为中间文件。

• 打开Logisim软件，加载SimpleCPU.circ, 最左侧的ROM模块加载asm.hex的代码，CTRL+K开启自动时钟可见CPU完成了预定的操作。