动手设计 CPU（一）—— 各类元件功能表

前言

本文将列举在动手设计 CPU 系列中使用到的各类元件真值表，并持续更新。

注意：本文所有操作环境均为 Quartus II 13.0

各类元件

(1) 74181 — ALU

该元件即为 ALU，可实现四位数字的多种逻辑运算与算术运算，功能十分强大。

(2) 74182 — 用于并行加法器

下述内容选自《计算机组成原理》（唐硕飞版）6.5 节。

双重分组跳跃进位

下述文字内容是课本中对于此种并行加法器的说明，详细计算过程可以参看书本，主要表达的观点就是此种并行加法器随着位数的增加，计算效率也将大大提升。

74181 与 74182 进行组合

(3) 74161 — 四位同步二进制加法计数器

该计数器可以用于实现 PC、uPC 等计数器，并可进一步拼接实现 8 位乃至 16 位的计数器。

(4) 74273 — 八位寄存器

八位寄存器，其中 CLK 为时钟，上升沿打入，CLRN 为异步清 0 端。

(5) 74374 — 锁存器

器件介绍

锁存器。(三态输出的寄存器，与 74273 无太大差别)

• D1～D8: 数据输入端
• OEN: 三态允许控制端（低电平有效）
• CLK: 时钟输入端
• Q1～Q8: 输出端

输出端 Q1~Q8 可直接与总线相连。当三态允许控制端 OEN 为低电平时，Q1～Q8 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OEN 为高电平时，Q1～Q8 高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

在时钟端 CLK 脉冲上升沿的作用下，Q 随数据 D 而变。

真值表

(6) RAM

• wren 低电平时读允许，高电平时写允许。
• CLK 下降沿打入