課程名稱︰數位系統與實驗 課程性質︰必修 課程教師︰甘宗左 開課學院：電資學院 開課系所︰資工系 考試日期（年月日）︰2012/6/21 考試時限（分鐘）：180分鐘 是否需發放獎勵金：是 （如未明確表示，則不予發放） 試題 : NTU DSL 2012 Final Exam (20-12-06-21) 1. 有一個非揮發性記憶體（如 EEPROM & Flash Memory）的操作是在被寫之前必須先 Erase 成 0xFF，然後只能由1被寫成0，不能由0被寫成1。但是該非揮發性記憶體是有 被 Erase 次數之限制。 現在有一個 16Bytes 的非揮發性記憶體，每一個 Byte 被 Erase 的次數是10次。現 在需要記錄一個 Counter 值，從0開始，每一次加1。該非揮發性記憶體的 16Bytes 初始值均為 0xFF。 1) 請設計一個方法可以做這個計數記憶，計算並證明您所設計之方法，在該非揮發性 記憶體損毀之前，所能儲存之最大計數值為多少。 (20%) 2) 請將上述之方法，以一個 HW 線路實作（以 Block 方式描述，但須定義該 Block 的功能，且須說明如何能夠以邏輯電路實作之）包含此非揮發性記憶體之控制電路 ，控制之線路至少應有， a) /nCount, b) Limit, c) /OE, d) DataBus[n] 其中， a) /nCount 為一個 LowPulse，當收到此 LowPulse 時，對 Counter 進行加1 b) Limit，平時為 Low，若是已達該計數器之上限則拉為 High，不再能進行 Counting c) /OE，outputEnable，當 /OE 為 Low 時，Counter 的值放到 DataBus[n] 上， 若為 High，則 DataBus[n] 要為高阻抗狀態 d) DataBus[n] 為放置 Counter 資料之訊號，若 /OE 為 High，則為高阻抗狀態。 當 /OE 為 Low 時，Counter 的值會被放到 DataBus[n] 上 (15%) 2. 請參考之前 SIMP-08 之 Design， 1) 設計可執行如下指令之 SIMP-08 V5 架構 (20%) 2) 描述各指令之執行 Steps (35%) 3) 繪出 Register File（暫存器）的電路圖 (10%) Note: Register 寬度為 8Bit，Address Bus 寬度為 16Bit 執行之 Step 越短且 CPU 結構越簡單分數越高。 Memory Access 為 2 Steps。 [MAR Output & Data Input to MDR 為2個 Clock 完成] Fetch & Decode Steps 僅需描述第一次，其餘請描述 Execution Stage 即可 Reset 時，Program Counter 的來源為 [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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