课程名称︰数位系统与实验 课程性质︰必修 课程教师︰甘宗左 开课学院：电资学院 开课系所︰资工系 考试日期（年月日）︰2012/6/21 考试时限（分钟）：180分钟 是否需发放奖励金：是 （如未明确表示，则不予发放） 试题 : NTU DSL 2012 Final Exam (20-12-06-21) 1. 有一个非挥发性记忆体（如 EEPROM & Flash Memory）的操作是在被写之前必须先 Erase 成 0xFF，然後只能由1被写成0，不能由0被写成1。但是该非挥发性记忆体是有 被 Erase 次数之限制。 现在有一个 16Bytes 的非挥发性记忆体，每一个 Byte 被 Erase 的次数是10次。现 在需要记录一个 Counter 值，从0开始，每一次加1。该非挥发性记忆体的 16Bytes 初始值均为 0xFF。 1) 请设计一个方法可以做这个计数记忆，计算并证明您所设计之方法，在该非挥发性 记忆体损毁之前，所能储存之最大计数值为多少。 (20%) 2) 请将上述之方法，以一个 HW 线路实作（以 Block 方式描述，但须定义该 Block 的功能，且须说明如何能够以逻辑电路实作之）包含此非挥发性记忆体之控制电路 ，控制之线路至少应有， a) /nCount, b) Limit, c) /OE, d) DataBus[n] 其中， a) /nCount 为一个 LowPulse，当收到此 LowPulse 时，对 Counter 进行加1 b) Limit，平时为 Low，若是已达该计数器之上限则拉为 High，不再能进行 Counting c) /OE，outputEnable，当 /OE 为 Low 时，Counter 的值放到 DataBus[n] 上， 若为 High，则 DataBus[n] 要为高阻抗状态 d) DataBus[n] 为放置 Counter 资料之讯号，若 /OE 为 High，则为高阻抗状态。 当 /OE 为 Low 时，Counter 的值会被放到 DataBus[n] 上 (15%) 2. 请参考之前 SIMP-08 之 Design， 1) 设计可执行如下指令之 SIMP-08 V5 架构 (20%) 2) 描述各指令之执行 Steps (35%) 3) 绘出 Register File（暂存器）的电路图 (10%) Note: Register 宽度为 8Bit，Address Bus 宽度为 16Bit 执行之 Step 越短且 CPU 结构越简单分数越高。 Memory Access 为 2 Steps。 [MAR Output & Data Input to MDR 为2个 Clock 完成] Fetch & Decode Steps 仅需描述第一次，其余请描述 Execution Stage 即可 Reset 时，Program Counter 的来源为 [0xFFFE] & [0xFFFF] Low Address 在 [0xFFFE]，High Address 在 [0xFFFF] ┌────────┬─────┬─────┬─────┬──────────┐ │ Instruction │ OP1 │ OP2 │ OP3 │ Note │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Load Rx,#imm │0000 0xxx│IIII IIII│ － │Load Rx #imm value │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Load Rx,[mem] │0001 0xxx│LLLL LLLL│HHHH HHHH│Load Rx from [mem] │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Store [mem],Rx │0001 1xxx│LLLL LLLL│HHHH HHHH│Store Rx to [mem] │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Add Rx,Ry,Rz │0010 0xxx│0yyy 0zzz│ － │Rx = Ry + Rz │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Sub Rx,Ry,Rz │0010 1xxx│0yyy 0zzz│ － │Rx = Ry - Rz │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Jump [Rx]+[Ry] │0011 0000│0xxx 0yyy│ － │Jump [Rx]+[Ry]; Ry++│ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Jump #Loc │0100 0000│LLLL LLLL│HHHH HHHH│Jump #Loc │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Push Rx │0011 0001│0000 0xxx│ － │Push Rx to stack │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Push ALL │0011 0010│ － │ － │Push all regs to │ │ │ │ │ │stack include flags │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Pop ALL │0011 0011│ － │ － │Pop all regs from │ │ │ │ │ │stack include flags │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Pop Rx │0011 0001│1111 0xxx│ － │Pop Rx from stack │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │NOP │1000 0000│ － │ － │Do Nothing │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │HALT │1111 1111│ － │ － │Stop │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Jump C,[Rx] │0100 0001│0000 0xxx│ － │Jump to Loc[Rx] when│ │ │ │ │ │carry flag is set │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Set.C │0100 0001│0001 0000│ － │Set Carry Flag │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Clr.C │0100 0001│0001 0001│ － │Clear Carry Flag │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Warm Reset │1111 0000│ － │ － │CPU Warm Reset │ ├────────┼─────┼─────┼─────┼──────────┤ │Cold Reset │1111 1110│ － │ － │Force CPU Cold Reset│ │ │ │ │ │Trap │ └────────┴─────┴─────┴─────┴──────────┘ --

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